陳拓 [email protected] 2020/02/14-2020/02/14
1. 概述
下面的操作要在Putty上進行，如果不熟悉請看《電腦連接樹莓派Zero W》https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/81051308
本文介紹在Raspberry Pi 3、3+，4和Raspberry Pi Zero W上配置串行端口。
上述的幾種樹莓派包含兩個可用於串行通信的UART控制器，也就是常說的串口：mini UART和PL011 UART。默認情況下，mini UART映射到40引腳GPIO連接器的TXD（GPIO 14）和RXD（GPIO 15）上，PL011 UART用於藍牙模塊，但是任何一個模塊都可以映射到GPIO端口。
樹莓派的GPIO引腳有幾套編號方案，不要混淆了，可以用下面的命令查看串口對應的GPIO引腳。
gpio readall命令的使用可以參考《樹莓派GPIO控制》https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/81051645
pi@raspberrypi:~ $ gpio readall
串口對應的物理引腳是Pin8 - GPIO14(TXD)和Pin10 - GPIO15(RXD)。
要想改變物理引腳的映射關係也是可以的，在《樹莓派Zero W添加音頻輸出》https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/103432788
一文中有詳細說明。
在Linux中可以使用/dev/ttyS0設備訪問mini UART端口。Mini UART串口的一個問題是其波特率與VPU內核頻率相關，而VPU頻率會隨處理器負載變化，因此UART串口的波特率也會變化，這將引起問題。
另外，mini UART串口的FIFO緩衝區比PL011 UART小，這可能會導致波特率較高時使丟失字符。
PL011 UART串口使硬件實現的未連接到VPU核心頻率，這意味着無論VPU速度如何，波特率都保持不變。PL011 UART串口器還包括mini UART串口不具備的其他功能，例如成幀錯誤檢測，中斷檢測，接收超時中斷和奇偶校驗位支持。
PL011 UART串口默認用於藍牙/無線模塊，在需要數據連接可靠的情況下，可以使用PL011 UART串口，如果同時需要使用藍牙模塊，可以使用mini UART串口。
2. 使用PL011 UART串口通信
2.1啓用樹莓派的mini UART串口
默認情況下mini UART用於登錄連接控制樹莓派，比如用Putty，這時mini UART不能用於通信，所以先要啓用mini UART的通信功能。
- 查看默認的映射關係
查看設備文件：ls -l /dev
這是mini UART沒打開串口功能的情況，只有serial1（藍牙）默認使用的是PL011 UART (ttyAMA0)硬件串口。
- 打開mini UART串口
執行sudo raspi-config命令：
選擇Interfacing Options
選擇serial
選擇“否”，禁用串口登錄功能，將串口用於通信。
選擇“是”，啓用串口硬件。
再查看設備文件：
serial0（GPIO串口已啓用）使用的是ttyS0設備(mini串口)，serial1（藍牙）使用的是ttyAMA0設備（硬件串口PL011）。
2.2交換映射關係
serial0(mini UART)是GPIO引腳對應的串口，serial1(PL011 UART)是藍牙對應的串口。想要通過樹莓派的GPIO引腳進行穩定的串口通信，需要交換串口的映射關係。
對於2016年3月18日之後的Raspbian Linux版本中，有一個名爲pi3-miniuart-bt的設備樹文件用於交換串口映射。用下面的命令查看：
ls -l /boot/overlays/pi3-miniuart-bt*
隨版本不同有文件/boot/overlays/pi3-miniuart-bt-overlay.dtb或者文件/boot/overlays/pi3-miniuart-bt.dtbo。
啓用該文件只需在/boot/config.txt文件末尾添加一行代碼。
編輯該文件：
sudo nano /boot/config.txt
在末尾添加一行代碼：
dtoverlay=pi3-miniuart-bt
修改完以後重啓系統：
sudo reboot
再查看串口映射關係：
已經換過來了。
查看串口對應的GPIO引腳。用下面的命令查看所有引腳的狀態：
pi@raspberrypi:~ $ gpio readall
串口對應的引腳是Pin8(TXD, GPIO14)和Pin10(RXD, GPIO15)。
現在就可以在/dev/ttyAMA0上訪問UART串行端口了。
3. 測試
3.1安裝串口工具minicom
sudo apt-get install minicom
查看版本：
執行以下命令在minicom中對串口進行配置：
sudo minicom –s
在彈出的菜單中選擇“Serial port setup”，將默認設置
改成：
回車：
保存Save setup as df1，退出Exit from Minicom。
3.2串口迴環測試
- 用杜邦線連接Pin8(TxD)和Pin10(RxD)引腳
- 運行sudo minicom
Ctrl+A 按下E選擇回顯。
輸入Raspberry，可以看到回顯：
成功！
常用命令：
Ctrl+A W：當顯示的內容超過一行之後自動換行
Ctrl+A C：清屏
Ctrl+A X：退出minicom
參考文檔：
- 樹莓派3B和3B+的串口使用
https://blog.csdn.net/m0_37509650/article/details/85403217 - Raspberry Pi 3, 4 and Zero W Serial Port Usage
https://www.abelectronics.co.uk/kb/article/1035/raspberry-pi-3--4-and-zero-w-serial-port-usage