树莓派怎样使用uart串口与串口设备通信

# 树莓派怎样使用UART串口与串口设备通信

## 1. 概述

树莓派作为一款功能强大的微型计算机，内置了UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）硬件串口模块，可用于与各类串口设备（如传感器、单片机、GPS模块等）进行通信。本文将详细介绍树莓派UART的配置方法、硬件连接及Python代码实现。

---

## 2. 硬件准备

### 所需材料
- 树莓派主板（以Raspberry Pi 4为例）
- USB转TTL串口模块（如CH340、CP2102等）
- 杜邦线若干
- 目标串口设备（如Arduino、ESP8266等）

### 引脚定义
树莓派40针GPIO接口中，UART引脚位置如下：
| 功能 | GPIO编号 | 物理引脚号 |
|------|----------|------------|
| TXD  | GPIO14   | 引脚8      |
| RXD  | GPIO15   | 引脚10     |
| GND  | -        | 引脚6      |

> **注意**：部分型号树莓派需禁用蓝牙才能使用完整UART功能。

---

## 3. 软件配置

### 3.1 启用UART功能
通过`raspi-config`工具启用硬件串口：

```bash
sudo raspi-config

选择： 1. Interface Options → Serial Port 2. 禁用登录Shell功能（选择”No”） 3. 启用硬件串口（选择”Yes”）

3.2 修改配置文件

编辑/boot/config.txt文件：

sudo nano /boot/config.txt

添加/修改以下内容：

enable_uart=1
dtoverlay=disable-bt  # 禁用蓝牙以释放完整UART

3.3 重启生效

sudo reboot

3.4 验证UART状态

检查设备是否识别：

ls /dev/serial*  # 应显示/dev/serial0或/dev/ttyAMA0

---

4. 硬件连接

标准连接方式

树莓派引脚	串口设备引脚
TXD (GPIO14)	RXD
RXD (GPIO15)	TXD
GND	GND

重要：避免直接连接3.3V与5V设备，需使用电平转换模块。

---

5. Python代码实现

安装依赖库

sudo apt install python3-serial

示例代码

import serial
import time

# 配置串口参数
ser = serial.Serial(
    port='/dev/ttyAMA0',  # 根据实际设备名修改
    baudrate=9600,
    parity=serial.PARITY_NONE,
    stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
    bytesize=serial.EIGHTBITS,
    timeout=1
)

try:
    while True:
        # 发送数据
        ser.write(b'Hello from Raspberry Pi!\n')
        print("Sent data")
        
        # 接收数据
        if ser.in_waiting > 0:
            received_data = ser.readline()
            print(f"Received: {received_data.decode('utf-8').strip()}")
            
        time.sleep(2)

except KeyboardInterrupt:
    print("Program terminated")
finally:
    ser.close()

---

6. 常见问题解决

6.1 权限问题

若出现PermissionError，将用户加入dialout组：

sudo usermod -aG dialout $USER

6.2 波特率不匹配

确保双方设备使用相同波特率（常见值：9600, 115200等）。

6.3 数据乱码

检查： - 电平是否匹配（树莓派为3.3V电平） - 波特率/校验位/停止位设置 - 线路接触是否良好

---

7. 进阶应用

7.1 多串口扩展

通过USB转串口模块扩展多个串口：

ls /dev/ttyUSB*  # 识别新增设备

7.2 使用Minicom调试

安装调试工具：

sudo apt install minicom

使用命令：

minicom -D /dev/ttyAMA0 -b 9600

7.3 自动启动脚本

创建systemd服务实现开机自启：

# /etc/systemd/system/uart_service.service
[Unit]
Description=UART Communication Service

[Service]
ExecStart=/usr/bin/python3 /home/pi/uart_script.py
Restart=always

[Install]
WantedBy=multi-user.target

---

8. 安全注意事项

1. 避免热插拔串口设备
2. 接线前关闭电源
3. 长距离通信建议使用RS-485转换器

---

9. 总结

通过本文介绍的硬件连接、系统配置和Python编程方法，树莓派可以稳定实现与各类串口设备的双向通信。实际应用中需根据具体设备调整参数，遇到问题时可通过逻辑分析仪或示波器辅助调试。

资源推荐： - 官方文档 - PySerial库文档 “`

（全文约1450字，实际字数可能因格式调整略有变化）