【QT 自研上位机 与 ESP32下位机联调＞＞＞串口控制GPIO-基础样例-联合文章】

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。
本次第三章，和上位机进行联合调试。

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）
调试环境：Windows下
串口工具：USB转串口TTL/232等
其他硬件：逻辑分析仪，杜邦线，两个usb-type-c连接线等。

3、 自我总结

有了调试串口的经验，再加上调试IO的经验，其实我们就很容易合在一起，就像那个很有意思的笑话，苹果的英文单词和笔的单词，组合在一起的就是笔记本了。
如下，请允许我在原本应该严肃的科技博文中，加入一个搞笑的部分。

但是这个道理是相通的，我们学习一个东西的时候，其实一块一块学的，或者说以小见大。
举个例子，我们之前学习了ESP32的串口，

【PC电脑windows编写代码-学习uart0串口编写代码-串口程序-ESP32-简单通讯交互-基础样例学习】

同时又做了ESP32的IO实验，

【PC电脑windows-学习样例generic_gpio-拓展GPIO-ESP32的GPIO程序-问题解决-GPIO输出实验-基础样例学习（2）】

那么现在组合起来就可以了。

自己之前就有做联合文章的经历，从上位机，到下位机，一整条链路，一次性打通，学习每个部分，最后组合在一起，其实多少有些分繁琐而简化。

就像之前文章一样。

【QT 自研上位机 与 STM32F4xx下位机联调＞＞＞can通信测试-基础样例-联合文章】

【QT 自研上位机 与 STM32F103下位机联调＞＞＞串口uart通信测试-基础样例-联合文章】

也就有了本次实验，以及这篇文章。

4、 实验过程

1、验证上位机QT程序

上位机这块我们采用之前的串口工厂简单修改，来完成我们的目标。
【QT 5 调试软件+串口相关初试串口+基础样例】

1、下载样例代码

(1)下载代码
代码连接：https://download.csdn.net/download/qq_22146161/86722251
使用qt开，然后硬件转换器短接。

qt运行原件如下，可以看到能收到自己发出的“123”

2、修改qt程序

我们简单改写程序，发出990和991，好和ESP32配合

(1)ui界面修改

（2）转到槽函数

（3）加入代码

3、运行测试验证

2、验证下位机ESP32程序

样例用的下ESP32，如下文章中的。同样的也是验证下。

【PC电脑windows编写代码-ESP32-串口控制GPIO编写代码-简单通讯交互控制IO-进阶样例学习-2】

1、下载样例代码

代码链接：https://download.csdn.net/download/qq_22146161/88678030

2、更改ESP32代码，编译下载

我们在990这条命令上，专门做了个双IO拉低拉高，这样好检验。

#include 
#include 
#include 
#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

const char *expected_string0 = "990";
const char *expected_string1 = "991";
const char *expected_string2 = "992";
const char *expected_string3 = "993";
const char *expected_string4 = "994";
const char *expected_string5 = "995";
const char *expected_string6 = "996";

#define GPIO_OUTPUT_IO_0    35
#define GPIO_OUTPUT_IO_1    36
#define GPIO_OUTPUT_IO_2    37
#define GPIO_OUTPUT_IO_3    38

 #define GPIO_OUTPUT_PIN_SEL  ((1ULL<<GPIO_OUTPUT_IO_0) |(1ULL<<GPIO_OUTPUT_IO_1) | (1ULL<<GPIO_OUTPUT_IO_2) | (1ULL<<GPIO_OUTPUT_IO_3)) // 配置GPIO_OUT位寄存器

void gpio_init(void)
{
    gpio_config_t io_conf;  // 定义一个gpio_config类型的结构体，下面的都算对其进行的配置
    io_conf.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE;  // 禁止中断  
    io_conf.mode = GPIO_MODE_OUTPUT;            // 选择输出模式
    io_conf.pin_bit_mask = GPIO_OUTPUT_PIN_SEL; // 配置GPIO_OUT寄存器
    io_conf.pull_down_en = 0;                   // 禁止下拉
    io_conf.pull_up_en = 1;                     // 禁止上拉

    gpio_config(&io_conf);                      // 最后配置使能
}

void app_main(void) {

    gpio_init();
    // 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_NUM_0, &uart_config);



    // 设置UART1使用的TX和RX引脚
    uart_set_pin(UART_NUM_0, 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_NUM_0, 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);

        const char *test_str0 = "write_this_is_990";
        const char *test_str1 = "write_this_is_991";
        const char *test_str2 = "write_this_is_992";
        const char *test_str3 = "write_this_is_993";
        const char *test_str4 = "write_this_is_994";
        const char *test_str5 = "write_this_is_995";
        const char *test_str6 = "write_this_is_996";

    while (1) {
        // 发送数据
        const char *test_str = "Hello from UART01!";
        uart_write_bytes(UART_NUM_0, 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_NUM_0, 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);
             gpio_set_level(GPIO_OUTPUT_IO_0, 0);            // 把这个GPIO输出地电平
             vTaskDelay(10 / portTICK_PERIOD_MS);
             gpio_set_level(GPIO_OUTPUT_IO_0, 1);          
             vTaskDelay(10 / portTICK_PERIOD_MS);
                //控制第一个IO上下
                if(strstr ((const char *)data, expected_string0)!=NULL )
                {
                      uart_write_bytes(UART_NUM_0, test_str0, strlen(test_str0));
                      gpio_set_level(GPIO_OUTPUT_IO_0, 0);            // 把这个GPIO输出地电平
                      vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
                      gpio_set_level(GPIO_OUTPUT_IO_1, 0);            // 把这个GPIO输出地电平
                      vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
                      gpio_set_level(GPIO_OUTPUT_IO_1, 1);            // 把这个GPIO输出地高平
                      vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
                      gpio_set_level(GPIO_OUTPUT_IO_0, 1);            // 把这个GPIO输出地高平
                      vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
                        printf("this is 990!");
                       // break;
                }
                if(strstr ((const char *)data, expected_string1) !=NULL )
                {
                    uart_write_bytes(UART_NUM_0, test_str1, strlen(test_str1));
                    gpio_set_level(GPIO_OUTPUT_IO_0, 0);            // 把这个GPIO输出低电平
                        printf("this is 991!");
                      //  break;
                }
                //控制第二个IO上下
                if(strstr ((const char *)data, expected_string2)!=NULL )
                {
                    uart_write_bytes(UART_NUM_0, test_str2, strlen(test_str2));
                    gpio_set_level(GPIO_OUTPUT_IO_1, 1);            // 把这个GPIO输出高电平
                        printf("this is 992!");
                     //   break;
                }
                if(strstr ((const char *)data, expected_string3)!=NULL )
                {
                    uart_write_bytes(UART_NUM_0, test_str3, strlen(test_str3));
                    gpio_set_level(GPIO_OUTPUT_IO_1, 0);            // 把这个GPIO输出低电平
                        printf("this is 993!");
                     //   break;
                }
                //控制第三个IO上下
                if(strstr ((const char *)data, expected_string4)!=NULL )
                {
                    uart_write_bytes(UART_NUM_0, test_str4, strlen(test_str4));
                    gpio_set_level(GPIO_OUTPUT_IO_2, 1);            // 把这个GPIO输出高电平
                        printf("this is 994");
                     //   break;
                }
                if(strstr ((const char *)data, expected_string5)!=NULL )
                {
                    uart_write_bytes(UART_NUM_0, test_str5, strlen(test_str5));
                    gpio_set_level(GPIO_OUTPUT_IO_2, 0);            // 把这个GPIO输出低电平
                        printf("this is 995!");
                     //   break;
                }
                //单独功能
                if(strstr ((const char *)data, expected_string6)!=NULL )
                {
                    uart_write_bytes(UART_NUM_0, test_str6, strlen(test_str6));
                    //gpio_set_level(GPIO_OUTPUT_IO_2, 0);            // 把这个GPIO输出低电平
                        printf("this is 996!");
                     //   break;
                }
   

       
            
        }

        vTaskDelay(2000 / portTICK_PERIOD_MS);
    }
}

下载完了按下复位

3、验证

硬件连接

3/5V IN ---  ESP32-18
3V OUT  ---  ESP32-19
GND     ---  GND

然后使用一个串口软件打开，看看是否能收到消息。

3、联合调试-ESP32和qt上位机

1、硬件连接

其实到目前位置，硬件连接已经完成了。
当然我们还需要接上逻辑分析仪

3/5V IN ---  ESP32-18
3V OUT  ---  ESP32-19
GND     ---  GND

//逻辑分析仪
GND  ---- GND
0通道 ---- ESP32-35
GND  ---- GND
1通道 ---- ESP32-36

2、验证

(1)上位机软件和逻辑分析仪截图说明
如下，为上位机发送990后，上位机>>>通过通讯>>>单片机>>>IO控制>>>逻辑分析仪，整条链路。

(1)代码和逻辑分析仪截图说明
这块要简单分析下代码，35GPIO先跳变了下，然后拉低3S,在此期间36GPIO拉低了1S。

5、代码连接

一套解决办法吧，需要代码的自取。
代码链接：https://download.csdn.net/download/qq_22146161/88689386

6、细节部分

（1）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。

（2）ESP32工程下载后，先清理下

自己在下载过程中，发现直接编译也就是“idf.py build”的时候，会提示下，最好先清理下，然后重新编译。

（3）逻辑分析仪，需要跳变信号触发

如下，逻辑分析仪，在使用的时候，还是需要注意一下，它需要一个跳变信号，否则就会像下图一样，一直等待。

而且实际抓取信号，只后半部分，被拉高部分。

所以我们时间调试时，只要收到消息，先来个跳变信号触发下。

（4）逻辑分析仪，触发触发选择不点下面两个

实际想直接进行采集的，就把下面两个也点上了，实际测试应该是不选择下面两个

7、总结

如此一来，ESP32也有联合文章了。