《DNK210使用指南 -CanMV版 V1.0》第二十一章 machine.UART類實驗

第二十一章 machine.UART類實驗 1）實驗平臺：正點原子DNK210開發板 2）章節摘自【正點原子】DNK210使用指南 - CanMV版 V1.0 3）購買鏈接:https://detail.tmall.com/item.htm?&id=782801398750 4）全套實驗源碼+手冊+ ...

第二十一章 machine.UART類實驗

1）實驗平臺：正點原子DNK210開發板

2）章節摘自【正點原子】DNK210使用指南 - CanMV版 V1.0

3）購買鏈接:https://detail.tmall.com/item.htm?&id=782801398750

4）全套實驗源碼+手冊+視頻下載地址：http://www.openedv.com/docs/boards/k210/ATK-DNK210.html

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本章將介紹machine模塊中的UART類。通過本章的學習，讀者將學習到machine模塊中UART類的使用。

本章分為如下幾個小節：

21.1 machine.UART類介紹

21.2 硬體設計

21.3 程式設計

21.4 運行驗證

21.1 machine.UART類介紹

machine.UART類是machine模塊內提供的類，該類用於訪問和控制Kendryte K210硬體上的UART和UARTHS控制器。Kendryte K210硬體上有3個UART控制器和1個UARTHS控制器，它們能夠靈活地與外部設備進行全雙工數據交換。

UART一共有3個，其特點如下所示：

可編程收發波特率
3個UART的發送FIFO以及接收FIFO共用1024*8bit RAM全雙工非同步通信
支持輸出信號波特率自動檢測功能
支持5、6、7、8位數據長度
支持1、1.5、2、3、4位停止位長度
支持奇偶校驗位
支持RS485協議
支持IrDA協議
支持DMA高速數據通信
支持UART喚醒模式
支持軟體流控和硬體流控

UARTHS一共有1個，其特點如下所示：

通訊速率可達5Mbps
8位元組接收和發送FIFO
可編程中斷模式
不支持硬體流控或者其他調製解調控制信號，或非同步串列數據轉換器

machine.UART提供了UART構造函數，用於創建一個UART對象，UART構造函數如下所示：

class UART(id, baudrate=115200, bitwidth=8, parity=None, stop=None, timeout=1000, timeout_char=10, 
read_buf_len=2048, ide=False, from_ide=True)

通過UART構造函數可以通過指定參數創建並初始化一個UART對象。

id指的是UART編號，可以是UART.UART1~UART.UART3和UART.UARTHS，分別對應了Kendryte K210硬體上的UART1~UART3和UARTHS。

baudrate指的是UART通信的波特率。

bitwidth指的是UART數據寬度，可以是5、6、7、8位。

parity指的是UART校驗位，可以是None、UART. PARITY_ODD和UART. PARITY_EVEN，分別對應無校驗位、奇校驗和偶校驗。

stop指的是UART停止位，可以是1、1.5、2位。

timeout指的是UART接收超時時間。

timeout_char指的是UART作為數據流被讀取時，等待一個位元組的最長超時時間。

read_buf_len指的是UART接收緩衝區的長度，UART通過中斷來接收數據，如果緩衝區滿了，則將自動停止數據接收。

ide和from_ide這兩個參數，在大多數情況下是在與CanMV IDE軟體連接時才使用到的。

UART構造函數的使用示例如下所示：

from board import board_info

from fpioa_manager import fm

from machine import UART

 

fm.register(board_info.EX_UART1_TX, fm.fpioa.UART1_TX)

fm.register(board_info.EX_UART1_RX, fm.fpioa.UART1_RX)

 

uart1 = UART(UART.UART1, 115200)

machine.UART類為UART對象提供了any()方法，用於獲取UART對象的接收緩衝區已有的數據量，any()方法如下所示：

UART.any()

any()方法用於獲取UART對象接收緩衝區中已有的數據量，當UART對象還沒有接收到數據，或接收到的數據均已被讀出，則any()方法將返回0。

any()方法的使用示例如下所示：

from board import board_info

from fpioa_manager import fm

from machine import UART

 

fm.register(board_info.EX_UART1_TX, fm.fpioa.UART1_TX)

fm.register(board_info.EX_UART1_RX, fm.fpioa.UART1_RX)

 

uart1 = UART(UART.UART1, 115200)

 

while True:

    if uart1.any() != 0:

        print("Data received!")

machine.UART類為UART對象提供了readchar ()方法，用於從UART對象的接收緩衝區中讀取一個位元組數據，readchar()方法如下所示：

UART.readchar()

readchar()方法用於讀取UART對象的接收緩衝區中的一個數據，若UART對象的接收緩衝區中沒有可用的數據，則readchar()方法將返回-1。

readchar()方法的使用示例如下所示：

from board import board_info

from fpioa_manager import fm

from machine import UART

 

fm.register(board_info.EX_UART1_TX, fm.fpioa.UART1_TX)

fm.register(board_info.EX_UART1_RX, fm.fpioa.UART1_RX)

 

uart1 = UART(UART.UART1, 115200)

 

while True:

    data = uart1.readchar()

    if data != -1:

        print(data, end='')

machine.UART類為UART對象提供了read()方法，用於從UART對象的接收緩衝區中讀取數據，read()方法如下所示：

UART.read(num)

read()方法用於從UART對象的接收緩衝區中讀取數據。

num指的是讀取數據的位元組數，一般情況下可以填入UART對象接收緩衝區的大小，如果接收緩衝區的有效數據沒有那麼多，read()方法將只返回有效的數據。

read()方法的使用示例如下所示：

from board import board_info

from fpioa_manager import fm

from machine import UART

 

fm.register(board_info.EX_UART1_TX, fm.fpioa.UART1_TX)

fm.register(board_info.EX_UART1_RX, fm.fpioa.UART1_RX)

 

uart1 = UART(UART.UART1, 115200)

 

print(uart1.read(2048))

machine.UART類為UART對象提供了readline()方法，用於從UART對象的接收緩衝區中讀取以行為單位的數據，readline()方法如下所示：

UART.readline(num)

readline()方法用於從UART對象的接收緩衝區中讀取以行為單位的數據，readline()方法會以“\n”字元作為行與行之間的分隔。

num指的是要讀取的行數。

readline()方法的使用示例如下所示：

from board import board_info

from fpioa_manager import fm

from machine import UART

 

fm.register(board_info.EX_UART1_TX, fm.fpioa.UART1_TX)

fm.register(board_info.EX_UART1_RX, fm.fpioa.UART1_RX)

 

uart1 = UART(UART.UART1, 115200)

 

print(uart1.readline(1))

machine.UART類為UART對象提供了write()方法，用於使用UART對象發送數據，write()方法如下所示：

UART.write(buf)

write()方法用於使用UART對象通過UART發送數據。

buf指的是待發送的數據。

write()方法的使用示例如下所示：

from board import board_info

from fpioa_manager import fm

from machine import UART

 

fm.register(board_info.EX_UART1_TX, fm.fpioa.UART1_TX)

fm.register(board_info.EX_UART1_RX, fm.fpioa.UART1_RX)

 

uart1 = UART(UART.UART1, 115200)

 

uart1.write("Hello, World!")

21.2 硬體設計

21.2.1 常式功能

創建兩個UART對象，兩個UART對象除了UART編號使用相同的配置參數。
當KEY0按鍵被按下後，使用UART1往UART2發送數據，並將UART2接收到的數據通過print()列印輸出。
當KEY1按鍵被按下後，使用UATY2往UART1發送數據，並將UART1接收到的數據通過printf()列印輸出。

21.2.2 硬體資源

擴展串口介面1

UART1_TXD - IO7

UART1_RXD - IO9
擴展串口介面2

UART2_TXD - IO6

UART2_RXD - IO8

21.2.3 原理圖

本章實驗內容，需要使用到板載的擴展串口介面1和擴展串口介面2，正點原子DNK210開發板上的擴展串口介面連接原理圖，如下圖所示：

圖21.2.3.1 擴展串口介面連接原理圖

由於需要讓這兩個串口擴展介面相互通信，因此需要使用杜邦線或其他線材從物理上連接這這兩個介面，連接時需要註意串口線路的連接需要將TXD信號和RXD信號交叉連接。

21.3 程式設計

21.3.1 machine.UART類

有關machine.UART類的介紹，請見第21.1小節《machine.UART類介紹》。

21.3.2 程式流程圖

圖21.3.2.1 machine.UART類實驗流程圖

21.3.3 main.py代碼

main.py中的腳本代碼如下所示：

from board import board_info

from fpioa_manager import fm

from maix import GPIO

import time

from machine import UART

 

fm.register(board_info.KEY0, fm.fpioa.GPIOHS0)

fm.register(board_info.KEY1, fm.fpioa.GPIOHS1)

key0 = GPIO(GPIO.GPIOHS0, GPIO.IN, GPIO.PULL_UP)

key1 = GPIO(GPIO.GPIOHS1, GPIO.IN, GPIO.PULL_UP)

 

fm.register(board_info.EX_UART1_TX, fm.fpioa.UART1_TX)

fm.register(board_info.EX_UART1_RX, fm.fpioa.UART1_RX)

fm.register(board_info.EX_UART2_TX, fm.fpioa.UART2_TX)

fm.register(board_info.EX_UART2_RX, fm.fpioa.UART2_RX)

 

# 構造UART對象

uart1 = UART(UART.UART1, 115200)

uart2 = UART(UART.UART2, 115200)

 

while True:

    if key0.value() == 0:

        time.sleep_ms(20)

        if key0.value() == 0:

            # UART發送數據

            uart1.write("From UART1!")

            while key0.value() == 0:

                pass

    elif key1.value() == 0:

        time.sleep_ms(20)

        if key1.value() == 0:

            # UART發送數據

            uart2.write("From UART2!")

            while key1.value() == 0:

                pass

    if uart1.any() != 0:

        # UART接收數據

        data = uart1.read()

        print("UART1 get data:", data.decode())

    if uart2.any() != 0:

        # UART接收數據

        data = uart2.read()

        print("UART2 get data:", data.decode())

可以看到首先就是構造了兩個UART對象，並且配置了相同的通信波特率。

接著便在一個迴圈中讀取按鍵狀態和兩個UART的數據接收狀態，如果KEY0按鍵被按下，則通過UART1對象發送“From UART1！”的數據，如果KEY1按鍵被按下，則通過UART2對象發送“From UART2！”的數據，如果UART1對象或UART2對象接收到數據，並將接收到的數據加上UART對象編號後通過print()列印輸出。

由於本章實驗要求板載的兩個擴展串口介面通過線材進行連接，因此當KEY0按鍵被按下後，UART1對象發出的數據將被UART2對象接收，並會被通過print()列印輸出，當KEY1按鍵被按下後，UART2對象發出的數據將被UART1對象接收，並會通過print()列印輸出。

21.4 運行驗證

將DNK210開發板連接CanMV IDE，並點擊CanMV IDE上的“開始(運行腳本)”按鈕後，同時將板載的兩個擴展串口介面通過線材按照要求進行相互連接。

此時，若分別按下KEY0按鍵和KEY1按鍵，CanMV IDE軟體的“串列中斷”將依次輸出UART2對象和UART1對象接收到的數據，如下圖所示：

圖21.4.1 “串列終端”視窗列印輸出

可以看到，首先UART2對象接收到了來自UART1對象發送的數據，然後UART1對象接收到了來自UART2發送的數據，這與理論推斷的結果一致。