一、介紹

對于樹莓派 3B+來說，他的UART功能有三種：1、內部藍牙使用；2、控制終端使用；3、與其他設備進行串口通信。

在樹莓派USB TO TTL模塊實驗中學習了通過串口對樹莓派進行控制臺控制，讓串口作為控制終端調試口即 serial console，但是在項目中常常會使用串口同其他傳感器、單片機等設備進行通用串口通信。

本實驗中設置樹莓派的串口為通用串口與PC電腦的串口調試工具進行通信。

二、組件

★Raspberry Pi 3 B+主板*1?快速購買

★樹莓派電源*1

★USB TO TTL模塊*1

★面包板*1(可選)

★40P軟排線*1

★跳線若干

三、實驗原理

(一)樹莓派的串口

樹莓派從大的方向來說一共出了3代，每一代的CPU外設基本相同，但內核不同，外設里面一共包含兩個串口，一個稱之為硬件串口(/dev/ttyAMA0)，一個稱之為mini串口(/dev/ttyS0)。

硬件串口由硬件實現，有單獨的波特率時鐘源，性能高、可靠，mini串口性能低，功能也簡單，并且沒有波特率專用的時鐘源而是由CPU內核時鐘提供，因此mini串口有個致命的弱點是：波特率受到內核時鐘的影響。內核若在智能調整功耗降低主頻時，相應的這個mini串口的波特率便受到牽連了，雖然你可以固定內核的時鐘頻率，但這顯然不符合低碳、節能的口號。

在所有的樹莓派板卡中都通過排針將一個串口引出來了，目前除了樹莓派3代以外 ?，引出的串口默認是CPU的那個硬件串口。而在樹莓派3代中，由于板載藍牙模塊，因此這個硬件串口被默認分配給與藍牙模塊通信了，而把那個mini串口默認分配給了排針引出的GPIO ?Tx Rx。

樹莓派的串口默認為串口終端調試使用，如要正常使用串口則需要修改樹莓派設置。關閉串口終端調試功能后則不能再通過串口登陸訪問樹莓派，只能通過ssh或者遠程桌面連接樹莓派后進行控制。

上圖紅框中就是引出的串口IO(GPIO ?14/15)，如果我們需要通過UART外接模塊，默認情況下必須得使用性能很低的mini串口了，而且隨著內核主頻的變化，還會造成波特率的變化導致通信的失敗，幾乎很難使用。所以我們一般要恢復硬件串口(/dev/ttyAMA0)與GPIO ?14/15的映射關系，使得我們能夠通過GPIO使用高性能的硬件串口來連接我們的串口設備。

恢復映射關系前先看下默認的映射關系：

serial0是GPIO引腳對應的串口，serial1是藍牙對應的串口。如圖所示，serial0(GPIO串口)默認使用的是ttyS0(mini串口)，serial1(藍牙)使用的是ttyAMA0(硬件串口)。

四、實驗步驟

第1步：連接電路。使用USB TO TTL模塊連接好樹莓派的串口和PC電腦的USB接口。

樹莓派(name)	T型轉接板(BCM)	USB TO TTL模塊
TXD	TXO	RXD
RXD	RXI	TXD
GND	GND	GND

下圖中的USB要插到筆記本電腦上哈，為方便拍照就沒插上。連線很簡單，電路圖就沒畫了。

第2步：首先我們先嘗試使用默認的ttyS0(mini串口)來進行通用串口通信。

(1)設置樹莓派，在Raspberry Pi Configuration中將Serial Port設置為Enable，但是Serial Console都要Disable，即關閉串口控制臺功能，然后必須重啟樹莓派生效。

(2)PC電腦上運行串口調試工具，串口驅動的安裝請參考樹莓派基礎實驗35：USB TO TTL模塊實驗中的內容。如下圖設置好參數，點擊“打開串口”。

(3)樹莓派上安裝minicom，啟動時配置參數串口為/dev/ttyS0，波特率(9600)。在樹莓派上輸入信息，在PC上的串口調試工具就會收到該信息。

sudo?apt-get?install?minicom??????#安裝minicomsudo?minicom?-D?/dev/ttyS0?-b9600???#啟動minicom

(4)PC上的串口調試工具發送字符信息，樹莓派上也會顯示該信息，證明兩者的UART雙向通信成功。

(5)這里要注意的是：進入minicom工具，按提示按CTAL -A，然后按Z后會顯示幫助信息。若再按O可以進入Minicom配置界面。

進入Minicom配置界面，再選擇Serial port setup，可以對樹莓派的串口進行設置。

進入串口設置，可以設置樹莓派串口的設備、波特率等：

第3步： 為了在樹莓派3中通過GPIO使用高性能的硬件串口，我們必須將分配給藍牙使用的硬件串口與分配給IO排針的mini串口進行對換，這必然會使得藍牙模塊的功能受到影響，不過這里我們不使用藍牙。

(1)在/boot/overlays文件內有兩個文件，README 和pi3-miniuart-bt.dtbo，首先查看有沒有相關文件。

(2)README文件中說明了此文件的功能，是將樹莓派3的藍牙切換到mini串口(ttyS0)，并且恢復硬件串口(ttyAMA0)到GPIO14&15引腳中。

(3)修改配置文件

sudo?vim?/boot/config.txt

在該文件中加一行代碼

dtoverlay=pi3-miniuart-bt

保存后重啟樹莓派，再查看映射關系已經改變：

(4)進入minicom，發送信息給PC串口調試工具。與第2步不同的是：啟動時配置參數串口必須為/dev/ttyAMA0，波特率可以更改為其它的，這里設置為115200。

pi@raspberrypi:~?$?sudo?minicom?-D?/dev/ttyAMA0?-b115200

經過測試，雙向通信成功！這里要注意，第2步里面關閉串口控制臺功能的設置不能變，即Serial Console要Disable。

補充： 前面步驟當中的部分設置使用的是圖形界面配置，在不能使用圖形界面時，也可以直接修改配置文件。

(1)上面串口的開啟的步驟中，是在Raspberry Pi Configuration 界面中，將Serial Port選項ENable，也可以直接修改/boot/config.txt文件。

sudo?vim?/boot/config.txt

enable_uart=1即為Serial Port Enable串口開啟，enable_uart=0即為Serial Port Disable串口關閉。

(2)上面關閉串口控制臺功能，是在Raspberry Pi Configuration 界面中，將Serial Console選項Disable，可以直接修改/boot/cmdline.txt文件。

sudo?vim?/boot/cmdline.txt

修改前：

修改后：

去掉了“console=serial0,115200”，即Disable了串口控制臺功能。

樹莓派3B/3B+

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