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树莓派多串口通信

article 2024/9/26 1:22:09

树莓派多串口通信

串口配置
串口通信函数分析
串口通信示例代码

参考博文1：树莓派 4 UART 多串口配置通信
参考博文2：树莓派wiringPi库详解
关于树莓派相关其他环境配置可参考：快速上手树莓派
关于wiringPi库初始化与IO口开发可参考：树莓派外设开发-GPIO口

考虑到SSH网络时常出现小问题，因此本人将树莓派串口1（ttyAMA0）主要用于树莓派串口登陆备份，本文主要对串口2-串口5进行配置开发，同时也会涉及对串口1通信的配置。

串口配置

配置开启串口 UART2-5
执行编辑 config.txt 命令：

sudo nano /boot/config.txt

在文件结尾添加如下：

dtoverlay=uart2
dtoverlay=uart3
dtoverlay=uart4
dtoverlay=uart5

保存（Ctrl + o）并退出（Ctrl + x）

重启（sudo reboot）后查看是否生效：

ls /dev/ttyAMA*

结果显示如下：

pi@raspberrypi:~ $ ls /dev/ttyAMA*
/dev/ttyAMA0  /dev/ttyAMA1  /dev/ttyAMA2  /dev/ttyAMA3  /dev/ttyAMA4

各 UART 串口与 GPIO 对应关系：
这里的GPIO对应的是BCM码，不是wPi码

GPIO14 = TXD0 -> ttyAMA0
GPIO15 = RXD0 -> ttyAMA0

GPIO0  = TXD2 -> ttyAMA1
GPIO1  = RXD2 -> ttyAMA1

GPIO4  = TXD3 -> ttyAMA2
GPIO5  = RXD3 -> ttyAMA2

GPIO8  = TXD4 -> ttyAMA3
GPIO9  = RXD4 -> ttyAMA3

GPIO12 = TXD5 -> ttyAMA4
GPIO13 = RXD5 -> ttyAMA4

查看树莓派GPIO引脚编号：gpio readall
注意：查看时，将树莓派的USB接口面对自己，别反了😂
在这里插入图片描述

串口通信函数分析

使用时需要包含头文件：#include <wiringSerial.h>
打开串口

int serialOpen (char *device, int baud)
device : 串口的地址，在Linux中就是设备所在的目录。默认一般是`"/dev/ttyAMA1"`这种, 我的是这样的。
baud   : 波特率 通常为 `9600` 
返回    : 成功返回文件描述符，失败返回-1

获取串口缓存中字节数

int serialDataAvail (int fd)
fd  : 文件描述符
返回 : 串口缓存中已经接收的，可读取的字节数，-1代表错误

发送一个字节

void  serialPutchar (int fd, unsigned char c)	
fd: 文件描述符
c : 要发送的字符数据

读取一个字节

int serialGetchar (int fd)	
fd  : 文件描述符
返回 : 读取到的字符

从串口读取一个字节数据返回,如果串口缓存中没有可用的数据，则会等待10秒，如果10后还有没，返回-1
所以，在读取前，最好需要通过serialDataAvail判断是否有数据

发送字符串

#include <unistd.h>
size_t write (int fd,const void * buf,size_t count)
fd    : 文件描述符
buf   : 需要发送的数据缓存数组
count : 发送buf中的前count个字节数据
返回   : 实际写入的字符数，错误返回-1

接收字符串

#include <unistd.h>
*size_t read(int fd,void * buf ,size_t count);	
fd    : 文件描述符
buf   : 接收的数据缓存的数组
count : 接收的字节数.
返回  : 实际读取的字符数。

当要接收的数据量过大时，wiringPi建议使用write和read函数。
接收到的buf可通过strstr和strchar来判断是否存在子串和特定字符，或者使用switch扫描不同情况。

串口通信示例代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <wiringSerial.h>
#include <wiringPi.h>
#include "pthread.h"
#include <stdlib.h>

int fd;

void *write_thread(void *datas)
{
    char send_buf[]="hello world";
    char cmd;
    while(1)
    {
        printf("pthread1:按任意键发送数据\n");
        scanf("%c",&cmd);
        write(fd, send_buf, strlen(send_buf));  //测试发送数据
    }
}

void *read_thread(void *datas)
{
    int nread;
    char msg[128]={'\0'};
    printf("pthread2:listing......\n");
    while(1)
    {
        while(serialDataAvail(fd)!=-1 ) //串口有数据
        {
            nread=read(fd, msg,128);    //读取并保存数据
            if(nread==0)
                continue;
            printf("get data:%d Byte context:%s\n",nread,msg);
            printf("pthread2:listing......\n");
            memset(msg,0,strlen(msg));
        }
    }
}

int main()
{

    pthread_t writeThread;
    pthread_t readThread;


    if(-1==wiringPiSetup())
    {
        printf("setup error\n");
        exit(-1);
    }

    //请开启实验对应的串口即可, 若同时用到多个串口，注意变量命名
    //fd = serialOpen("/dev/ttyAMA1",9600); //打开ttyAMA1
    //fd = serialOpen("/dev/ttyAMA2",9600); //打开ttyAMA2
    //fd = serialOpen("/dev/ttyAMA3",9600); //打开ttyAMA3
    fd = serialOpen("/dev/ttyAMA4",9600);   //打开ttyAMA4

    pthread_create(&writeThread,NULL, write_thread,NULL);   //创建串口发送线程
    pthread_create(&readThread, NULL, read_thread, NULL);   //创建串口接收线程

    pthread_join(writeThread,NULL);
    pthread_join(readThread, NULL);

    return 0;
}