实战microPython(09) 串口UART的使用(上)
off999 2024-09-27 13:55 37 浏览 0 评论
今天课程内容：UART串口的相关知识，UART的编程及应用。
串行通讯是控制器对外交流的三大手段之一，另外两种分别是GPIO和并行通讯。以后如果有机会，我会单独讲述通讯的相关知识。串行通讯的特点是使用少量的引脚，将数据按照约定的方式顺序的输出或输入。这里的约定称为协议。因此，要想和微控制器成功对话，协议是必不可少的部分。串行通讯的协议有很多，常见的USB，以太网等都是不同的串行通讯协议。而这些协议往往很复杂，需要专门的硬件和软件来进行解析，并将数据转换为微控制器能够处理的形式。
由于芯片资源有限，一款微处理器不可能支持所有的串行通讯协议，但一般会支持最基础最简单的三种串行通讯协议：UART, SPI, I2C。这三种串口也是最常见的通讯接口。今天，我们就解说一下UART的编程及使用。
UART-通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，其实我们早已和它打交道多次了。还记得microPython板在通过USB连接电脑时除了找到一个Flash盘，还会找到一个用于连接控制台软件的串口设备吗？
这个口就是UART串口了，但需要说明的是，这个口并没有占用微控制器自带的UART资源，而是使用了USB接口通过软件模拟成UART口，因此，占用了USB接口资源。由于现在的计算机设备工作速度越来越高，因此，计算机已经逐渐淘汰了低速的UART通讯端口，很多电脑主机已经不带有UART串口了，而被速度更高的USB接口逐渐取代了。但由于UART协议简单占用资源较少，因此，在微型处理器中仍然广泛使用。微处理器中的UART接口可用于微处理器之间的数据交换，也可以用在微处理器和外部设备，模块等硬件之间的数据交换，当然，微处理器也可以和计算机之间进行数据交换，而且这还是非常必要的调试程序的手段，如同我们正在使用的microPython的控制台软件，通过该软件，我们可以直接输入程序指令，得到运行结果：
UART通讯时，需要两根信号线，分别是输出数据信号线和输入数据信号线，这两个信号线在两个通讯设备间需要交叉连接。
这样，两个设备才能相互交换数据。也正因为如此，UART串口又是一种从A点到B点的点对点连接协议。这个协议是不支持多方通讯的。另外，用于需要将两方设备连接到一起，因此，需要保证信号的电压大家是相同的，因此，双方都要认同同一个0V电压。因此，除信号线外，还需要将两台设备的地信号(GND)连接到一起。因此，通常要连接3根线：
前面已经讲到，我们平时用控制台软件连接的实际上是微处理器USB口模拟的串口，而本次要学习的是微处理器上真正的UART串口编程。那么，PyBoard板上UART接口在哪里呢？如下图：
图中红圈部分，可以看到PyBoard板上的UART资源非常丰富，竟然有5个。对于每个UART设备接口，都可以使用。今天。我们以UART1为例，将UART1连接到电脑上，演示PyBoard和计算机之间的数据通讯。
(未完待续)
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