树莓派4B之ubuntu系统配置UART

配置UART

Raspberry Pi 上有两种类型的 UART - PL011和 mini UART。PL011 是一个功能强大、广泛兼容 16550 的 UART，而迷你 UART 的功能集有所减少。

Raspberry Pi 上的所有 UART 都只有 3.3V - 如果它们连接到 5V 系统，则会发生损坏。适配器可用于连接到 5V 系统。或者，可以从各种第三方获得低成本的 USB 到 3.3V 串行适配器。

/dev/serial0 and /dev/serial1 are symbolic links which point to either /dev/ttyS0 or /dev/ttyAMA0.

展示所有串口命令

dtoverlay -a | grep uart

配置开启串口 UART2-5

执行编辑 config.txt 命令：

sudo vim /boot/firmware/config.txt

在文件末尾添加

dtoverlay=uart2
dtoverlay=uart3
dtoverlay=uart4
dtoverlay=uart5

重启后，查看是否生效：

ls /dev/ttyAMA*

各 UART 串口与 GPIO 对应关系

GPIO14 = TXD0 -> ttyAMA0
GPIO0  = TXD2 -> ttyAMA1
GPIO4  = TXD3 -> ttyAMA2
GPIO8  = TXD4 -> ttyAMA3
GPIO12 = TXD5 -> ttyAMA4

GPIO15 = RXD0 -> ttyAMA0
GPIO1  = RXD2 -> ttyAMA1
GPIO5  = RXD3 -> ttyAMA2
GPIO9  = RXD4 -> ttyAMA3
GPIO13 = RXD5 -> ttyAMA4

测试

现在我们先测试 UART2 是否启用成功，比较简单的测试方式是将其 TXD 和 RXD 相连，自发自收。
根据上方对应关系，UART2 对应 TXD2 和 RXD2，对应 GPIO0 和 GPIO1，对应 ttyAMA1。

UART0 对应的 ttyAMA0，UART1 对应的 ttyS0，UART2 到 UART5 对应的 ttyAMA1 到 ttyAMA4。

首先下载所需的 python 包

pip uninstall serial
pip install pyserial

进入 python3 环境

(Opencv4.5.3) ubuntu@ubuntu:~$ python3
Python 3.8.12 | packaged by conda-forge | (default, Oct 12 2021, 23:40:23) 
[GCC 9.4.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import serial
>>> uart2 = serial.Serial(port="/dev/ttyAMA1", baudrate=9600)
>>> uart2.write("Hello World".encode("gbk"))
11
>>>uart2.read(11)
b'Hello World'

同理我们可以将
GPIO4 和 5 相连测试 UART3；GPIO8 和 9 相连测试 UART4；GPIO12 和 13 相连测试 UART5。

树莓派引脚图

树莓派下 ttyS* 与 ttyAMA* 的区别

ttyAMA* 使用独立时钟，ttyAMA0默认分配给蓝牙
ttyS0 与CPU共用时钟
而树莓派的CPU时钟不像单片机一般是固定的，而是根据负载来动态调整的，这就会导致有些问题：当CPU频率切换时，可能会造成串口有乱码现象。说人话就是 /dev/ttyAMA*更加稳定。

/dev/ttyS0 更像是单片机中的一个一个字节去查询串口中断。
/dev/ttyAMA0 更像是串口开启了硬件的 FIFO/DMA 。

参考

1. 官方UART文档：
   https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/configuration.html#configuring-uarts
2. 论坛关于多串口的命令与指引：
   https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=244827#p14936989