树莓派与TPyBoard之串口调试
树莓派之串口调试
需求背景
为了验证继续树莓派和TPyBoard两个板子之前LoRa模块的正常通信，有必要先调试树莓派板子和TPyBoard板子的串口通信是否正常。本篇文章旨在调试树莓派和PC之间的串口通信功能、TPyBoard和PC之间的串口通信功能。
准备工作
首先需要准备相关硬件设备：
- 树莓派3B；
- TPyBoard v102；
- USB转TTL，其功能是将PC和板子之间的识别的电平转换为通信电平；
- 杜邦线，若干（由于板子和USB转TTL都是公口，所以杜邦线我选择的是母口-母口）；
- Micro SD卡（TF卡），用于制作带有操作系统镜像的TF启动卡，建议4GB以上；
- USB读卡器，用于下载操作系统到TF卡；
其次需要准备的软件为：
- putty
- 串口调试工具，（如果是Ubuntu系统，可以安装cutecom工具）
- 树莓派操作系统镜像，下载地址：https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/，我下载的版本是2020-02-13-raspbian-buster-lite.zip，其实就是基于ubuntu的lite版本，后面的版本会有更新，但差别不大。
- Win32DiskImage，烧写镜像工具（Ubuntu下暂时没有找到合适工具）
树莓派安装及调试过程
启动树莓派过程
安装操作系统
拿到树莓派开发板的时候，是裸板，需要自行安装操作系统并进行配置才能启动。
首先，从树莓派官网下载对应的操作系统到PC；打开Win32DiskImage烧写工具，选择镜像、TF卡盘符，单击“写入”进行烧写；烧写完成后，将TF卡插入树莓派TF卡槽；
初次启动
第一次启动，需要采用显示器、USB键盘的连接方式，连接完成，在终端中可以输入pi\raspberry登录。
输入以下命令打开树莓派配置：
sudo raspi-config
打开WiFi配置、ssh配置（方便下次访问可以通过远程ssh方式连接，配置过程略）
下面介绍重点介绍串口配置，选择5 Interfacing Options,选择P6 Serial
Would you like a login shell to be accessible over serial
选择No;
Would you like the serial port handware to be enabled?
选择Yes
完成后，执行reboot重启：
sudo reboot
再次登录，使用ssh方式登录树莓派，查看串口设备：
ls -l /dev/
继续修改相关配置
- 打开/boot/cmdline.txt，修改为如下配置：
console=tty1 console=serial0(or ttpAMA0),115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait
- 下载pi3-miniuart-bt,打开/boot/config.txt,修改如下配置：
[all]
enable_uart=1
dtooverlay=pi3-miniuart-bi
- 禁用树莓派板载蓝牙
sudo systemctl disable hciuart
再次执行reboot重启树莓派
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先来了解树莓派引脚结构图
| 树莓派引脚 | USB转TTL引脚 |
|---|---|
| Ground（06） | GND |
| GPIO14 - TXD0（06） | RXD |
| GPIO15 - RXD0（08） | TXD |
注意：Ground引脚与GND引脚必须连接，否则调试窗口将持续输出串口数据
图中可以看出，黑色杜邦线，一端连树莓派的06引脚（TXD），另一端连USB转TTL的RXD引脚；白色杜邦线，一端连树莓派的10引脚（RXD），另一端连USB转TTL的TXD引脚；棕色杜邦线连接两端的GND引脚
使用串口调试工具连接树莓派
- 右键点击“此电脑”选择“管理”，选择左侧“设备管理器”，查看右侧显示的端口号，我的是Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge(COM6)
- 打开串口调试工具，设置串口和波特率等参数
- 使用putty登录树莓派，安装minicom工具，安装好后执行下面语句打开minicom
sudo minicom -D /dev/ttyAMA0 -b 9600
ctrl A 按下E进入回显模式，可以查看到minicom控制台下输入和输出的字符串。
此时，在minicom下输入hello, I am raspberry，字符串会同步显示到串口调试助手的窗口中；在串口调试助手的文本框中输入“Nice to meet you! I am serial helper!”，点击发送，字符串也会显示到minicom终端中，说明树莓派的串口调试通过。
树莓派串口调试通过示意图
贴一个没有接GND引脚时的调试结果，串口调试助手的窗口中不停的在刷来自树莓派的串口数据，一直没有搜索到原因，如果有知道原因的，欢迎回复留言，不胜感激！
TPyBoard调试过程
上电启动
由于TPyBoard不需要安装操作系统，因此给tpyboard上电以后，使用putty的串口功能即可连接tpyboard，进入以后，默认就是python解释器的命令行
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| tpyboard引脚 | USB转TTL引脚 |
|---|---|
| GND | GND |
| Y1 - TXD0 | RXD |
| Y2 - RXD0 | TXD |
三根杜邦线连接USB转TTL
三根杜邦线连接tpyboard
图中可以看出，红色杜邦线，一端连tpyboard的Y1引脚（TX），另一端连USB转TTL的RXD引脚；橙色杜邦线，一端连tpyboard的Y2引脚（RX），另一端连USB转TTL的TXD引脚；棕色杜邦线连接两端的GND引脚
使用串口调试工具连接TPyBoard
- 右键点击“此电脑”选择“管理”，选择左侧“设备管理器”，查看右侧显示的端口号，我的是Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge(COM4)
- 打开串口调试助手，设置串口号和波特率等参数：
- 使用putty串口功能连接tpyboard
- 执行下面python代码，初始化一个UART对象
# 初始化UART对象
>>> from pyb import UART
>>> u = UART(6, 9600)
>>> u.init(9600, bits=8, parity=None, stop=1)
# 调用串口对象写入数据
>>> u.write("hello, I am tpyboard")
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此时在串口调试助手的窗口中，可以看到接收到的字符串。
- 在串口调试助手的文本框中，输入：hello, this is serial helper，点击发送。
- 在putty终端中，使用如下代码接收字符串：
# 接收字符串
>>> u.any()
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>>> u.read()
b'hello, this is serial helper'
此时，说明tpyboard串口调试通过。
tpyboard串口调试通过效果图