记录3：ESP32-C3的串口使用

0、前期准备

1、参考首篇文章搭建好esp32环境

2、准备好一块esp32开发开发板（本作者使用了esp32c3作为开发平台）

1、知识储备

1.1 概述

​ UART称为通用异步收发器，可以进行全双工/半双工数据通讯数据通讯，通讯距离取决于上拉驱动能力、波特率，一般只在电路板上使用，如果需要长距离通讯可以外接RS232（最长通讯距离15M）、RS485电平转换芯片，但是要注意如果外接的是RS485电平芯片，只能进行半双工通讯，在理想情况下使用9600波特率，其通讯距离可达1200M。

1.2 功能架构

​ 乐鑫EPS32C3带有2个UART控制器，不仅可以用来进行数据通讯，还能来用驱动红外发射管。(目前本文只用来作uart通讯)

1.3 uart配置流程介绍

LEDC的配置流程可分为以下3步

1、uart配置：设置波特率、数据位、停止位、奇偶校验位和流控

2、引脚绑定：设置UART使用哪几个引脚

3、 注册uart中断驱动（可选–建议进行该配置，本文给出例子就使用该方式）

1、uart配置

uart的配置主要是给 uart_config_t 结构体赋值，然后通过uart_param_config函数进行uart设置

以下对uart_config_t 结构体进行说明

typedef struct {
    int baud_rate;                      //波特率
    uart_word_length_t data_bits;       //数据位
    uart_parity_t parity;               //奇偶校验位
    uart_stop_bits_t stop_bits;         //停止位
    uart_hw_flowcontrol_t flow_ctrl;    //硬件流控
    uint8_t rx_flow_ctrl_thresh;        //硬件流控的RTS阈值
    union {
        uart_sclk_t source_clk;         //时钟源
        bool use_ref_tick  __attribute__((deprecated)); 
    };
} uart_config_t;

例子:

// uart1配置
// 115200 8 1 无奇偶校验位 无流控
uart_config_t uart_conf = {
    .baud_rate = 115200,
    .data_bits = UART_DATA_8_BITS,
    .stop_bits = UART_STOP_BITS_1,
    .parity = UART_PARITY_DISABLE,
    .flow_ctrl = UART_HW_FLOWCTRL_DISABLE,
    .source_clk = UART_SCLK_APB,
};

uart_param_config(UART_NUM_1, &uart_conf);

2、引脚绑定

设置UART使用哪几个引脚

esp_err_t uart_set_pin(uart_port_t uart_num, int tx_io_num, int rx_io_num, int rts_io_num, int cts_io_num)；
// 参数 ：uart_num：串口编号 可查看uart.h,进行选择
//     tx_io_num：发送引脚编号，不需要可填：UART_PIN_NO_CHANGE
//     rx_io_num: 接收引脚编号，不需要可填：UART_PIN_NO_CHANGE
//     rts_io_num：rts引脚编号，不需要可填：UART_PIN_NO_CHANGE
//     cts_io_num：cts引脚编号，不需要可填：UART_PIN_NO_CHANGE

例子:

// 引脚绑定
uart_set_pin(UART_NUM_1, TX_PIN, RX_PIN, UART_PIN_NO_CHANGE, UART_PIN_NO_CHANGE);

3、 注册uart中断驱动（配置可选）

通过注册uart中断，可以不用开一个任务实时的去读取串口，判断串口有没有数据发送过来，提高系统实时性。

中断驱动uart_driver_install函数参数说明如下：

esp_err_t uart_driver_install(uart_port_t uart_num, int rx_buffer_size, int tx_buffer_size, int queue_size, QueueHandle_t *uart_queue, int intr_alloc_flags);
// 参数 ：uart_num：串口编号 可查看uart.h,进行选择
//     rx_buffer_size：uart接收数组大小
//     tx_buffer_size: uart发送数组大小
//     queue_size: uart接收消息队列大小，和新建的消息队列大小一致
//     uart_queue：uart接收消息队列句柄
//     intr_alloc_flags：中断标志位

例子：

QueueHandle_t uart_queue = NULL;    
uart_queue = xQueueCreate(8, 512);
uart_driver_install(UART_PORT, RX_BUFF_SIZE, RX_BUFF_SIZE, 8, &uart_queue, 0);

4、 其他函数

本文只介绍发送和接收两个函数，更多函数可参考乐鑫官网

int uart_read_bytes(uart_port_t uart_num, void *buf, uint32_t length, TickType_t ticks_to_wait);
//参数 ： uart_num：串口编号 可查看uart.h,进行选择
//       buf：接收数组名
//       length：接收到的数据长度
//       ticks_to_wait：读取等待的RTOS 滴答个数
//返回 : -1：表示错误
//      其他：表示从uart的接收fifo读取到的数据

int uart_write_bytes(uart_port_t uart_num, const void *src, size_t size);
//参数 ： uart_num：串口编号 可查看uart.h,进行选择
//       src：发送数组名
//       size：发送的数据长度
//返回 : -1：表示错误
//      其他：表示uart发送给发送fifo的数据

2、新建工程

idf.py create-project project_uart # 新建工程
cd project_uart
idf.py set-target esp32c3 # 设置工程使用的芯片

2、查看原理图确定uart引脚

3、编写程序

#include <freertos/FreeRTOS.h>
#include <freertos/queue.h>
#include <freertos/task.h>

#include <driver/gpio.h>
#include <driver/uart.h>
#include <esp_log.h>

#include <string.h>

#define LOG_EVENT_TAG "uart"

QueueHandle_t uart_queue = NULL;

#define RX_BUFF_SIZE 1024

#define UART_PORT UART_NUM_2
#define RX_PIN GPIO_NUM_13
#define TX_PIN GPIO_NUM_15

uint8_t uart_buff[RX_BUFF_SIZE];

void UartEventHandle(void* param);

void init_uart(void) {
    uart_config_t uart_conf = {
        .baud_rate = 115200,
        .data_bits = UART_DATA_8_BITS,
        .stop_bits = UART_STOP_BITS_1,
        .parity = UART_PARITY_DISABLE,
        .flow_ctrl = UART_HW_FLOWCTRL_DISABLE,
        .source_clk = UART_SCLK_APB,
    };

    uart_param_config(UART_PORT, &uart_conf);
    uart_set_pin(UART_PORT, TX_PIN, RX_PIN, UART_PIN_NO_CHANGE, UART_PIN_NO_CHANGE);

    uart_queue = xQueueCreate(8, 512);
    uart_driver_install(UART_PORT, RX_BUFF_SIZE, RX_BUFF_SIZE, 8, &uart_queue, 0);

    xTaskCreate(UartEventHandle, "uart_event_hanle", 1024, NULL, 5, NULL);
}

void UartEventHandle(void* param) {
    uart_event_t event;
    memset(&uart_data, 0, sizeof(UartData));
    uart_data.rx_status = pdFALSE;
    while (pdTRUE) {
        if (xQueueReceive(uart_queue, (void*)&event, portMAX_DELAY)) {
            switch (event.type) {
                case UART_DATA:
                    memset(&uart_data, 0, sizeof(UartData));
                    uart_data.rx_status = pdFALSE;
                    if (event.size <= sizeof(uart_data.buff)) {
                        uart_data.rx_status = pdTRUE;
                        uart_data.rx_uart_len = event.size;
                        uart_read_bytes(UART_PORT, uart_buff, event.size, portMAX_DELAY);
                        ESP_LOGI(LOG_EVENT_TAG, "uart_buff: %s", uart_buff);
                    }

                    break;
                case UART_FIFO_OVF:
                case UART_BUFFER_FULL:
                    uart_flush_input(UART_PORT);
                    xQueueReset(uart_queue);
                    break;
                default:
                    ESP_LOGI(LOG_EVENT_TAG, "uart event type: %d", event.type);
                    break;
            }
        }
    }
}

void app_main(void) {
    init_uart();

    while (1) {
        vTaskDelay(1000 / portTICK_RATE_MS);
    }
}

4、编译下载

# 编译
idf.py build
# 烧录
idf.py -p /dev/ttyUSB0 flash monitor