简 介： 为了能够通过WiFi对于ESP32中的MicroPython程序进行开发，本文测试了使用有人无线模块USR-WiFi形成虚拟串口的方式对于ESP32进行软件开发。
关键词： ESP32，USR-VCOM，虚拟串口，MicroPython

01 虚拟串口

一、应用背景

1、WiFi转串口模块

??利用局域网网络转串口模块可以方便进行自动控制系统的搭建以及相应的调试。比如手头现在存在的已经停产的 USR-WiFi-232-T[1] 模块，可以比较方便通过手机进行设置，完成UDP-232的转换。

??这款模块现在也被应用在无线调试情境中：

• 制作新版STC单片机WiFi下载器[2]
• 通过WiFi对STC单片机程序下载和调试[3]
• 用于STM32开发的下载器中。

▲ 图1.1 USR-WiFi 模块

2、MicroPython调试器

??MicroPython在很多平台上都有着应用，包括 STM32F40x，ESP32，ESP8266，PicoPy等。利用 Thonny软件[4] 比较方便利用串口完成对于MicroPython的开发与调试。可否使用WiFi转串口来完成对于MicroPython模块的调试呢？

??这其中需要使用到 UDP-COM的虚拟软件，这样便可以利用WiFi模块完成对于普通的MicroPython模块的开发。

??相关的前期工作包括：

• 利用CH340C制作MicroPython ESP8266,ESP32的下载器-改进型[5]
• ESP32-S模块转接板设计与实现[6]
• ESP-12F模块转接板测试版调试说明，下载MicroPython程序。ESP8266-12F[7]
• ESP8266的一些MicroPython基础实验[8]
• 对于ESP8266-340模块改成MicroPytyhon模块[9]

二、VSPM虚拟串口软件

??VSPM是一款可以被将TCP/IP, UDP转换成串口的虚拟串口软件。VSPM 虚拟串口软件可以将TCP/IP 连接映射成本机的虚拟COM 口，应用程序通过访问虚拟串口，就可以完成远程控制、数据传输等功能。对于调试串口相关的程序非常方便。下面将详细介绍该软件的使用方法。

??在 虚拟串口软件VSPM使用手册[10] 给出了VSPM应用的一般说明。

1、软件下载

• VSPM软件[11] : https://download.csdn.net/download/zhuoqingjoking97298/23586619

D:\Disk\Driver\vspm_58180

??您下载的该文件来自于华军软件园(www.onlinedown.net)

??what you are downloading are from Onlinedown Download Site:(www.onlinedown.net)

??VSPM虚拟串口 2.82[12]

2、虚拟串口设置

??使用VSPM设置虚拟串口的过程中，始终存在着“无法创建串口”的错误。提示为选取的串口可能已经被占用。

▲ 图1.0 无法建立虚拟串口

3、释放Windows串口

??根据 释放windows中被占用的串口号-方法总结[13] 给出的方法，将Windows被占用的串口资源进行释放，提供给VSPM使用。

(1) 启动regedit

??利用快捷键： win + R 启动运行界面，输入 regedit:

▲ 图1.1 运行 regedit

(2) 修改注册表编辑器

• 找到路径：HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\COM Name Arbiter。
• 删除COM Name Arbiter右边窗口中的 ComDB项
• 删除COM Name Arbiter子目录Devices

▲ 图1.2 删除ComDB选项

??移除设备的硬件映射，HKEY_LOCAL_MACHINE/HARDWARE/DEVICEMAP/SERIALCOMM，选中这几个串口，右键删除

▲ 图1.3 删除CurrentVersion/Ports

??移除设备的硬件映射，HKEY_LOCAL_MACHINE/HARDWARE/DEVICEMAP/SERIALCOMM，选中这几个串口，右键删除

▲ 图1.4 删除不使用的SERIALPORT

※ VSPM设置结论

??通过测试之后发现，使用VSPM始终无法完成在Window7下的虚拟串口创建。

三、使用“有人”软件

??由于所使用的模块是 有人物联网[14] 的产品，那么使用 USR-VCOM[15] 软件应该非常方便。

1、下载地址

▲ 图1.2.0.0 USR下载软件

2、软件安装与设置

??运行安装USR-VCOM软件，之后，通过添加，设置虚拟串口。

▲ 图1.2.0 添加虚拟串口

▲ 图1.2.1 添加虚拟串口

3、测试虚拟串口

(1) 设备管理

??在计算机设备管理中可以看到COM7，这表明虚拟串口已经添加成功了。

▲ 图1.2.2 在计算机设备管理中可以看到COM7

(2) 软件通讯

• 使用MEGA328 软件打开串口COM7。
• 使用STM32BOOTLOADER软件设置：设置UDP192.168.0.19:8234。
• 从STM32BOOTLOADER发送字符，可以在MEGA328接收到。

▲ 图2.1 发送与接收测试

02 硬件测试

一、制作USR转接板[16]

1、接口定义

??从 制作新版STC单片机WiFi下载器[3] 获得设计STC单片机WiFi下载器[17] 获得设计STC单片机WiFi下载器[^43037]中所使用的 USR接口定义。

??从 ESP32-S模块转接板设计与实现[7] 获得对于ESP32等具有MicroPython[18] 获得对于ESP32等具有MicroPython[^43006]调试界面模块的下载管脚定义。

2、原理图与PCB[19]

(1) 原理图

▲ 图2.1 转接板原理图

(2) PCB

▲ 图2.2 转接板PCB图

3、快速制版

▲ 图2.3 快速制版的实验板

4、上电测试

??接入3.3V电源。 工作电流大约 56mA 。该USR-WiFi模块根据之前的设置自动接入的实验室内的WiFi的无线网关。

▲ 图2.4 模块上电后接入626A的WiFi

??通过PING命令可以测量USR-WiFi 已经在局域无线网络中。

▲ 图2.5 PIng WiFI模块

二、测试软件

1、设置串口

??使用USR-VCOM设置对应的串口。

▲ 图2.2.1 设置串口

2、发送字符

??使用STM32BOOTLOADER打开COM7，发送字符。通过波形可以看到波特率为 460800.

▲ 图2.2.2 测量得到RXD输出的波形

3、修改WiFi模块

??使用手机接入USR-WiFi，并通过浏览器对WiFi模块的串口进行设置。

(1) 手机浏览器

??使用手机浏览器接入10.10.100.254，设置其中的串口。

▲ 图2.2.3.1 使用手机浏览器打开网页

(2) 串口参数设置

▲ 图2.2.3.2 串口参数设置

三、测试ESP32 1、将转接模块接入ESP32

▲ 图2.3.1.1 接入ESP32调试模块

2、设置Thonny串口

??打开 Thonny[5] 开发环境，设置 Interpreter接口参数。

▲ 图2.3.2.1 设置Thonny串口

??设置之后，便可以在Thonny的Shell中完成初步的语句测试了。

3、下载程序

??可以在Thonny中下载程序进行执行。

▲ 图2.3.3.1 下载程序执行

??经过测试，在WiFi下，对于ESP32进行复位，相对反应比较慢。可能这是由于无法进行硬件复位的原因。

※ 测试结果 ※

??通过测试，可以使用有人 USR-VCOM建立起UDP到虚拟串口的映射关系。基于此，使用了USR-WiFi模块设置了基于UDP的无线WiFI串口。并在Thonny开发环境中测试了这个串口用于调试ESP32 MicroPython程序的功能。

??由于并没有将串口的硬件复位引入转换模块，所以在调试的过程中重新下载程序过程比起直接使用串口变得缓慢了。这一点需要通过之后改进来完成。