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作者：陳顯達
原文標題：【單片機入門】(三)應用層軟體開發的單片機學習之路-----uart 串口通訊和 c#交互
原文連結：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，以及什麼是中斷，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)，不管是什麼類型的單片機串口引腳都是這兩個，可能有的是少了最後面的那個 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，後面兩個我們是無法使用的，因為後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，對於第一個 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，裡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，然後在第二行，定義了 hardwareserial 這個類的一個 myserial1 對象，裡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 裡面，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後，會進入到我們這個方法中。
最後一行代碼，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，為什麼這裡定義的是 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範圍為 0，1，2，對應的是我們開發板上的三個 uart 串口，在 begin 哪裡傳入的引腳和這個 0，1，2 是沒有任何關係的，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);這裡的 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，然後在裡面我們開始去讀取數據。
在所有的 serial 都是及程式 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，然後將代碼延遲暫停了一秒，隨後，我們使用我們的串口對象，將接收到的數據寫入緩衝區，緩衝區會把我們寫入的數據，在發送出去，即將 println 裡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，以及用於網絡連接的 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，然後開啟串口，註冊了一個接收到數據的一個回調，然後定義一個 1024 的字節數組，從串口讀取數據，返回讀取的數據長度，然後在對剛才定義的 1024 字節數組進行截取，然後通過 utf-8 的格式轉為字符串，然後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，然後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，在程式燒錄之後，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，然後 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，確認接線無誤後，將 usb 轉 ttl 模塊插入電腦中，然後代碼中運行 c#程式，電機開啟串口，隨後發送數據，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，在後面的課程中，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，後面也會有 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。
