【PC电脑windows编写代码-学习uart0串口编写代码-串口程序-简单通讯交互-基础样例学习】

2023-12-26 21:42:37

【PC电脑windows编写代码-学习uart0串口编写代码-串口程序-简单通讯交互-基础样例学习】

1、概述

最为新手，想要快速入门相关设备，比如ESP32，可能最好的方式就是直接手动去敲一遍代码，而串口算是单片机入门中，必不可少的一个基础课程，很多通讯，以及打印各种信息，都需要，而加入一些交互，能让我们更好调试单片机。

我打算出3章，像之前STM32那种单片机，调试串口一样。

第一章，也就是串口基础篇，简单调试ESP32,进行交互。
第二章，将会结合GPIO，进行一些简单外围控制。
第三章，将会结合上位机，使用自制上位机进行联合调试。

2、实验环境

ESP32说明：ESP32-S3 是一款集成 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE) 的 MCU 芯片，支持远距离模式 (Long Range)。ESP32-S3 搭载 Xtensa? 32 位 LX7 双核处理器，主频高达 240 MHz，内置 512 KB SRAM (TCM)，具有 45 个可编程 GPIO 管脚和丰富的通信接口。ESP32-S3 支持更大容量的高速 Octal SPI flash 和片外 RAM，支持用户配置数据缓存与指令缓存。

硬件信息：开发板 ESP32-S3-DevKitM-1（EPS32-S3-wroom-1模块）
在这里插入图片描述

调试环境：Windows下
串口工具：USB转串口TTL/232等
在这里插入图片描述

其他硬件：杜邦线，两个usb-type-c连接线等。

3、 所遇问题说明-问题总结

总结来说，在调试过程中，遇到一些问题，以将问题罗列，如果你遇到了，可以先直接看问题。

1、串口1乱码

在实际编写代码的时候，打算用uart1的，但是发现一直在打乱码。
在这里插入图片描述
如下图改到uar0，就没有问题。
这块可能需要对下手册的。
在这里插入图片描述

2、不同函数打印出来的信息速度快慢不同

实际调试时，发现如下两个函数。

uart_write_bytes(UART_PORT_NUM0, test_str1, strlen(test_str1));

printf("this is 991!\n");

如果你使用第一个，函数直接向端口写，那么可以直接在端口输出结果。

但是如果使用第二个，会发现，只有你再次输入时，才会打印出来。
如下图所示。
在这里插入图片描述
后来实际再次调试的时候，也就是为本次写文章的时候，调试的时候，不出现了，那现这样吧。

3、完全匹配与部分匹配数据

在实际应用的过程中，我开始打算只要输入字符相匹配，那么执行功能。
后来发现，实际情况中，可能会出现其他字符，没办法完全保证，输入和比较的字符完全一致，那么就可以使用部分字符串匹配。而反应到代码中，就是两个不同函数的调用。

//完全匹配才会打印
  if (strncmp((const char *)data, expected_string, strlen(expected_string)) == 0) {
    }
//部分匹配才会打印
  if(strstr ((const char *)data, expected_string0)!=NULL )
    {
    }

4、 实验过程

1、建立空白工程

找个空白工厂，或者复制一个，相关可以看一下工程。

【ESP32-PC电脑windows-环境搭建-记录-hello-world-运行基础样例学习】

2、编写代码

编写代码，如下，将主要代码直接放在下面。

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <unistd.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "driver/uart.h"
#include "string.h"
#include "driver/gpio.h"

#define TX_PIN 18
#define RX_PIN 19
#define BUF_SIZE 1024
#define UART_PORT_NUM0  UART_NUM_0


const char *expected_string = "990";
const char *expected_string0 = "990";
const char *expected_string1 = "991";

const char *test_str0 = "write_this_is_990";
const char *test_str1 = "write_this_is_991";

void app_main(void) {

 
    // 配置UART参数
    
    uart_config_t uart_config = {
        .baud_rate = 115200,
        .data_bits = UART_DATA_8_BITS,
        .parity = UART_PARITY_DISABLE,
        .stop_bits = UART_STOP_BITS_1,
        .flow_ctrl = UART_HW_FLOWCTRL_DISABLE
    };
    uart_param_config(UART_PORT_NUM0, &uart_config);



    // 设置UART1使用的TX和RX引脚
    uart_set_pin(UART_PORT_NUM0, TX_PIN, RX_PIN, UART_PIN_NO_CHANGE, UART_PIN_NO_CHANGE);

    // 安装UART驱动程序，使用默认缓冲区大小
    uart_driver_install(UART_PORT_NUM0, BUF_SIZE * 2, BUF_SIZE * 2, 0, NULL, 0);

    // 发送和接收数据的缓冲区
    uint8_t *data = (uint8_t *)malloc(BUF_SIZE);



    while (1) {
        // 发送数据
        const char *test_str = "Hello from UART0!";
        uart_write_bytes(UART_PORT_NUM0, test_str, strlen(test_str));

        // 从UART接收数据
        int length = 0;
        ESP_ERROR_CHECK(uart_get_buffered_data_len(UART_NUM_0, (size_t *)&length));
        length = uart_read_bytes(UART_PORT_NUM0, data, length, 20 / portTICK_PERIOD_MS);

//-------------------------------------------------
        if (length > 0) {
            data[length] = 0; // 确保字符串以null终止
            printf("Received data: '%s'\n", (char *)data);
            vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);

                if(strstr ((const char *)data, expected_string0)!=NULL )
                {
                      uart_write_bytes(UART_PORT_NUM0, test_str0, strlen(test_str0));
                      vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);
                      printf("printf:this is 990\n");
                      vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);
                       // break;
                }
                if(strstr ((const char *)data, expected_string1) !=NULL )
                {
                    uart_write_bytes(UART_PORT_NUM0, test_str1, strlen(test_str1));
                    vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);
                    printf("this is 991!\n");
                    vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);
                      //  break;
                }
               
//------------------------------------------------
    // 检查data是否以expected_string开头
    if (strncmp((const char *)data, expected_string, strlen(expected_string)) == 0) {
        printf("this is 990==strncmp==pass.\n");
        vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);
    } else {
      //  printf("this is 990--strncmp--fail.\n");
      //  vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);
    }
       
            
        }

        vTaskDelay(2000 / portTICK_PERIOD_MS);
    }
}

3、调试下载

在这里插入图片描述
下载完了按下复位

4、验证

（1）串口输入“990”，字符完全匹配和部分匹配。

在这里插入图片描述

（2）串口输入“abc990”，部分匹配。

自己串口输入“99011”，输入的时候，发现也通过完全匹配，还是挺惊讶的，这块大家根据自己最终结果来选择使用吧。
在这里插入图片描述

（3）串口交替输入“990”和“991”，打印函数对比。

如下，可以看到，printf函数，是在下次打印触发的，和之前不一样了，如下图是以前有问题的时候，每次会打印上次结果。
在这里插入图片描述
既然这次结果正常，那么就以本次为主。
如下为本次实验情况。
在这里插入图片描述

5、代码连接

代码链接：https://download.csdn.net/download/qq_22146161/88666274

6、细节部分

（1）其他错误：uart driver error

在这里插入图片描述
如上图，可以看到写入 1244，是缓存的问题。

缓存的问题：检查是否有足够的空间在UART的发送缓冲区中存储要发送的数据。如果缓冲区已满，可能需要增加缓冲区大小或等待缓冲区可用。

（2）常见错误解决办法：

调试单片机的时候，或者说调试串口的时候，其实很难问题穷尽，但是一些方式，可以帮我们更快定位。

  1. UART配置错误：确保你的UART配置与你所使用的引脚和硬件设置相匹配。检查波特率、数据位、校验位和停止位是否正确配置。
  2. GPIO引脚不正确或被占用：检查你用作UART的GPIO引脚是否正确，并且没有被其他功能（如SPI、I2C或内置功能）占用。
  3. UART驱动安装问题：确保UART驱动正确安装，没有内存分配错误或其他问题。
  4. 缓冲区问题：检查是否有足够的空间在UART的发送缓冲区中存储要发送的数据。如果缓冲区已满，可能需要增加缓冲区大小或等待缓冲区可用。
  5. 硬件问题：检查你的ESP32开发板和任何连接的串行设备是否存在硬件故障。
    电源和接地问题：确保所有设备都有适当的电源和接地。

为了解决这个问题，可以尝试以下步骤：

  • 重新检查UART配置：确保UART的初始化和配置正确无误。
  • 检查GPIO引脚：验证所选择的GPIO引脚是否适合用作UART，且未被占用。
  • 检查驱动安装：确保使用 uart_driver_install 函数正确安装了UART驱动。
  • 增加缓冲区大小：如果需要，可以在调用 uart_driver_install 时增加缓冲区大小。
  • 硬件检查：检查ESP32开发板和相关硬件是否有任何明显的损坏或连接问题。

（3）无法下载原因：

感觉ESP无法下载都可以单独出一篇文章里，今天又发现无法下载的一个样例。
在这里插入图片描述

和USB转换TTL转换器，相互冲突，这就很神奇。

解决方式： 先拔掉串口转换器

在这里插入图片描述

（4）解释说明

我这里为使用串口转换器进行调试，所以选择了使用引脚，也可能使用自己带的调试串口。

当使用引脚时，时常能发下，PC不识别USB的报错。

7、总结

实践出真知，以实际实验为结果。

文章来源:https://blog.csdn.net/qq_22146161/article/details/135228563
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