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作者：陳顯達

原文標題：【單片機入門】(三)應用層軟件開發的單片機學習之路-----UART串口通訊和c#交互

原文鏈接：https://www.cnblogs.com/1996-Chinese-Chen/p/16826558.html

引言

在第一章博客中，我們講了Arduino對Esp32的一個環境配置，以及了解到了常用的一個總線通訊協議，其中有SPI,IIC,UART等，今天我為大家帶來UART串口通訊和c#串口進行通訊的一個案例，以及什么是中斷，中斷的作用和實踐，話不多說，讓我們正式開始。

UART

在第一篇博客中，我們講了UART是需要一個接收一個發送的引腳，總共兩個，分別是TXD(發送引腳),RXD(接收引腳)，不管是什么類型的單片機串口引腳都是這兩個，可能有的是少了最后面的那個D，但是都是一樣的東西，在ESP32的開發板上，是有三對UART的引腳的，也就是說板子上有三個串口可以供我們使用，如下圖，Serial0對應的引腳為1和3，Serial1對應的引腳為9和10，Serial2對應的引腳為16和17，但是在我們燒錄的時候，1和3是不能使用的，因為我們通過USB將單片機連接到電腦上，使用的串口引腳就是1和3，所以我們可使用串口只有兩個，而Arduino IDE上面，對應的Serial也有四個靜態類，分別是Serial，Serial1和Serial2以及Serial3。雖然他的數量和我們ESP32的串口數量是一樣，但是只有第一個可以使用，后面兩個我們是無法使用的，因為后面兩個對應的引腳和我們ESP32的引腳是不相同的，我們可以從下面第二個圖看到，Serial1，Serial2的 PINS是和我們ESP32的引腳是對不上的，所以我們在串口開發的時候是不使用這兩個，對于第一個Serial我們是可以使用的。

我們如果需要使用ESP32的串口開發，在ESP的開發包里，官方給我們提供了一個HardwareSerial的一個串口庫，里面我們可以使用開發板上面的串口，同時將引腳指定為我們引腳圖上面的引腳。這個庫的位置為我們Arduino IDE目錄下的hardware/espressif/esp32/cores/esp32可以找到這個庫，這個文件夾下包含了一些ESP32的官方庫；使用這個HardwareSerial.h文件我們可以實現使用ESP32開發板上面的串口進行開發，接下來我們在代碼中去了解他如何使用。

編碼

在下面的代碼中，我們開始了一個簡單的一個串口通訊，在代碼第一行，是和c語言一樣引入我們需要的庫文件，然后在第二行，定義了HardwareSerial這個類的一個MySerial1對象，里面的構造函數的值是1代表著，我們將使用第一個串口，在下面的setup里面，我們開始啟動了MySerial1這個串口對象，啟動的波特率是9600，數據長度是8，校驗位是NONE，停止位是1，以及串口的rx的引腳是16，tx的引腳為17。在下一行代碼，我們傳入了一個我們下方定義的receiveEvent的一個方法，這個方法用來接收串口接收數據的一個回調，將我們這個方法指針傳入進去，在串口接收到數據之后，會進入到我們這個方法中。

最后一行代碼，我們是啟用了第0個串口，波特率是9600。

可能上面的代碼有朋友就有疑惑了，明明16和17在引腳圖中定義的串口是2，為什么這里定義的是1呢，實際上這個我們可以自己修改這個串口的定義和引腳，這個構造函數傳入的參數取值范圍為0，1，2，對應的是我們開發板上的三個UART串口，在begin哪里傳入的引腳和這個0，1，2是沒有任何關系的，但是這個傳入的引腳必須是開發板上三個UART串口之一，所以我們也可以定義為MySerial2.begin(9600,SERIAL_8N1,10,9);這里的0，1，2僅對應有三對串口，不指定對應的引腳，在begin方法我們指定對應的串口的引腳。

在下面的接收到串口消息的回調中，我們第一行代碼調用了available這個方法，這個方法返回的是一個int參數，當然了我們這塊也可以寫available()>0，也是可以的，這個方法是從串口緩存中讀取我們接收到的數據長度，這個條件成立，說明我們是有接收到數據，然后在里面我們開始去讀取數據。

在所有的Serial都是及程序Arduino的一個Stream的一個基礎類，這個類提供了一些我們對數據處理的一個方法，所以在下面的代碼中，我們將讀取的數據轉為字符串，然后將代碼延遲暫停了一秒，隨后，我們使用我們的串口對象，將接收到的數據寫入緩沖區，緩沖區會把我們寫入的數據，在發送出去，即將println里面傳入的參數發送到我們的串口發送方，誰發的數據，誰就會收到"i am receive!!"+str。

#include <HardwareSerial.h>
HardwareSerial MySerial1(1);
void setup() {// put your setup code here, to run once:MySerial1.begin(9600,SERIAL_8N1,16,17);MySerial1.onReceive(receiveEvent);Serial.begin(9600);
}void loop() {}
void receiveEvent()
{if(MySerial1.available()){String str= MySerial1.readString(); delay(1000);MySerial1.println("i am receive!!"+str);}delay(1000);
}

Stream包括了以下方法，其中繼承Stream的分別為串口，IIC通訊的Wire，SD卡的一個類，以及用于網絡連接的Ethernet類，都可以使用這些方法用來對數據進行操作。

c#編碼

C#方面的代碼則簡單很多，界面一個開啟串口的按鈕，一個發送數據的按鈕和文本框，以及用來接收數據顯示的文本框。

在代碼中我們開啟了串口，指定了打開的是哪一個串口，一些屬性是需要和ESP32那邊設置一樣的，在上面我們設置波特率為9600，數據為是8，停止位是1，校驗位是NONE，所以在c#這邊我們也需要這樣設置，不過校驗位默認是NONE的，所以此處我們沒有設置，然后開啟串口，注冊了一個接收到數據的一個回調，然后定義一個1024的字節數組，從串口讀取數據，返回讀取的數據長度，然后在對剛才定義的1024字節數組進行截取，然后通過UTF-8的格式轉為字符串，然后顯示到界面上的富文本框中，在發送按鈕事件中，我們從輸入框讀取數據轉為字節數組，然后將數據寫入到串口中去即可。

public partial class Form1 : Form{private SerialPort serialPort = new SerialPort("COM6");public Form1(){InitializeComponent();}private async void button1_Click(object sender, EventArgs e){serialPort.BaudRate = 9600;serialPort.StopBits = StopBits.One;serialPort.DataBits = 8;serialPort.Open();serialPort.DataReceived += (a, b) => {var serial = a as SerialPort;var data = new byte[1024];var res=serial.Read(data,0, data.Length);data = data[..res];string st = Encoding.UTF8.GetString(data); BeginInvoke(() => { richTextBox1.Text += st; });};}private void button2_Click(object sender, EventArgs e){var str = Encoding.UTF8.GetBytes(textBox1.Text);serialPort.Write(str, 0, str.Length);}}

接線圖

在此處的實例，我們需要準備一個USB轉TTL的模塊，四根母對母的杜邦線，在程序燒錄之后，我們需要將使用杜邦線讓USB轉TTL模塊和單片機進行連接，VCC或者5V接單片機的5V引腳，USB轉TTL的GND和單片機的GND相接，然后USB轉TTL的rxd引腳和單片機17引腳相接，txd引腳和單片機的16引腳相接，如下圖所示接線，5v不可和gnd接反，否則可能會燒壞模塊，確認接線無誤后，將USB轉TTL模塊插入電腦中，然后代碼中運行c#程序，電機開啟串口，隨后發送數據，可以接收到單片機的反饋。

結語

串口通訊是物聯網中，必不可少的一種通訊方式，通常情況下都是RX接TX，TX接RX，除非是模塊廠商的規定，否則都是這樣接線，在后面的課程中，我會依次對IIC，以及PWM,還有SPI，以及中斷單獨做一個講解，歡迎大家關注，學習和探討，我會將我所知道的都會分享，同時，后面也會有STM32系列的教程。如果有感興趣的朋友，可以加QQ群一起來討論822084696。