开始使用

本来根据demo设置了串口通讯，但总发现无法正确接收，故找了一些方法并尝试之，最后发现，将LOG打印调整且UART管脚做调换才最终实现正常收发，看别人说不用将管脚交换也行，只是自己这边没成功！

简介

ESP8266 有两个UART。UART0有TX、RX作为 系统的打印信息输出接口 和 数据收发口，而UART1只有TX，作为 打印信息输出接口（调试用）。

总体介绍

ESP8266 有 2 组 UART 口，分别为 UART0 和 UART1。
默认 UART0 主要是用做固件下载和程序日志输出
而 UART1 因为只支持 TX，所以一般在需要 UART 用于通讯时，建议用 UART1 来输出日志信息。参见《ESP8266 技术规格书》说明。

UART0接收

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/*********************************************************************
 * INCLUDES
 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/queue.h"
#include "driver/uart.h"
#include "esp_log.h"

#include "board_uart.h"

static void uartEventTask(void *pvParameters);

/*********************************************************************
 * LOCAL VARIABLES
 */
static QueueHandle_t s_uart0Queue;

static const char *TAG = "board_uart";

/*********************************************************************
 * PUBLIC FUNCTIONS
 */
/**
 @brief 串口驱动初始化
 @param 无
 @return 无
*/
void UART_Init(void)
{
	// Configure parameters of an UART driver,
    // communication pins and install the driver
    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);											// 配置串口0参数

    // Install UART driver, and get the queue.
    uart_driver_install(UART_NUM_0, BUF_SIZE * 2, BUF_SIZE * 2, 100, &s_uart0Queue, 0);		// 安装UART驱动程序

    // Create a task to handler UART event from ISR
    xTaskCreate(uartEventTask, "uartEventTask", 2048, NULL, 12, NULL);	
}


/*********************************************************************
 * LOCAL FUNCTIONS
 */
static void uartEventTask(void *pvParameters)
{
    uart_event_t event;
    uint8_t *pTempBuf = (uint8_t *)malloc(UART_MAX_NUM_RX_BYTES);

    for(;;)
	{
        // Waiting for UART event.
        if(xQueueReceive(s_uart0Queue, (void *)&event, (portTickType)portMAX_DELAY))
		{
            bzero(pTempBuf, UART_MAX_NUM_RX_BYTES);

            switch(event.type)
			{
                // Event of UART receving data
                // We'd better handler data event fast, there would be much more data events than
                // other types of events. If we take too much time on data event, the queue might be full.
                case UART_DATA:
                    // ESP_LOGI(TAG, "[UART DATA]: %d", event.size);
                    uart_read_bytes(UART_NUM_0, pTempBuf, event.size, portMAX_DELAY);
                    // uart_write_bytes(UART_NUM_0, (const char *)pTempBuf, event.size);
                    break;

                // Event of HW FIFO overflow detected
                case UART_FIFO_OVF:
                    ESP_LOGI(TAG, "hw fifo overflow");
                    // If fifo overflow happened, you should consider adding flow control for your application.
                    // The ISR has already reset the rx FIFO,
                    // As an example, we directly flush the rx buffer here in order to read more data.
                    uart_flush_input(UART_NUM_0);
                    xQueueReset(s_uart0Queue);
                    break;

                // Event of UART ring buffer full
                case UART_BUFFER_FULL:
                    ESP_LOGI(TAG, "ring buffer full");
                    // If buffer full happened, you should consider encreasing your buffer size
                    // As an example, we directly flush the rx buffer here in order to read more data.
                    uart_flush_input(UART_NUM_0);
                    xQueueReset(s_uart0Queue);
                    break;

                case UART_PARITY_ERR:
                    ESP_LOGI(TAG, "uart parity error");
                    break;

                // Event of UART frame error
                case UART_FRAME_ERR:
                    ESP_LOGI(TAG, "uart frame error");
                    break;

                // Others
                default:
                    ESP_LOGI(TAG, "uart event type: %d", event.type);
                    break;
            }
        }
    }

    free(pTempBuf);
    pTempBuf = NULL;
    vTaskDelete(NULL);
}

/****************************************************END OF FILE****************************************************/

使用流程

①串口初始化
UART_Init(); // 设置串口0
②串口中断处理
uartEventTask(void *pvParameters); // 串口事件处理函数

主要修改下面这个函数
在 case UART_DATA 中使用 uart_read_bytes 读出数据然后进行处理

UART0发送

相关函数

使用流程

①串口初始化
UART_Init(); // 设置串口0
②串口发送数据
uart_write_bytes(uart_port_t uart_num, const char *src, size_t size); // UART0 发送数据函数

UART1打印日志

在 ESP8266_RTOS_SDK-3.2 中任何例程中输入make menuconfig
选择 Component config

选择 Common ESP-related

选择 UART for console output

从默认串口0改为 Customon

选择 UART peripheral to use for console output 改为 UART1 输出

基本使用说明

ESP8266 下载串口（UART）

2 ESP8266 日志输出串口（UART）

  • ESP8266 软件中默认使用的是 UART0 来输出程序日志。
  • ESP8266 芯片上电启动的 一级 bootloader 的输出日志的串口波特率为 74880 bps （此波特率不可更改），使用的是外部 26MHz 的芯片启振晶振。请参考 “ESP8266_RTOS_SDK/components/bootloader_support/src/bootloader_init.c” 说明。
  • ESP8266 的程序运行输出日志默认使用的串口波特率为 74480 bps，使用的是 SPI Speed 的 40MHz 的晶振，与 CPU 主频有关。可在 menuconfig 中进行修改，如下：
    menuconfig —> Component config —> Common ESP-related —> UART console baud rate

默认设置范围是 1200 bps ~ 4M bps ，如下：

目前屏蔽 UART0 的日志输出方式有两种：

① 通过调用相关 API 来屏蔽 UART0 的日志输出：

  • 只屏蔽应用层的打印，调用 UART_SetPrintPort(UART1) 或者 system_uart_swap() 函数就可以了。
  • 屏蔽掉所有信息（从 boot 启动阶段就开始屏蔽掉），调用system_uart_swap() 函数，同时要在硬件上做修改，具体的原理可参考《ESP8266 技术参考手册》 page 88~89。注意：system_uart_swap() 函数屏蔽的是通过 GPIO13 和 GPIO15 来作为串口输出的 log 。

② 通过 menuconfig 配置端可关闭的日志如下：

  • 关闭 Bootloader 日志：

    menuconfig -> bootloader config –> bootloader log verbosity 选定为 No output 。

  • 关闭程序运行日志：

    menuconfig -> Component config –> log output –> Default log verbosity 选定为 No output 。

  • 关闭其他日志输出：

    menuconfig -> Component Config ->Common ESP-related -> Channel for console output -> None 。

更换程序日志输出串口为 UART1：

menuconfig -> Component Config ->Common ESP-related -> Channel for console output -> Custom UART -> UART peripheral to use for console output(0-1) -> UART1。

3 ESP8266 串口（UART）通信（这里解决了接收发送问题）

参考资料：

  • 《ESP8266 技术参考手册》 中的 “UART 接⼝说明” 章节：描述 UART 的功能、硬件资源、参数配置、配置中断、中断处理函数示例流程、屏蔽上电打印。

  • ESP8266 UART API Reference

  • ESP8266 在上电时候，UART0 默认会输出⼀些打印信息，如果对此敏感的应⽤，可以使用 UART 的内部引脚交换功能，在初始化的时候，将 U0TXD、U0RXD 分别与 U0RTS（GPIO15）、 U0CTS（GPIO13） 交换来与 MCU 进行 UART 通信。可参考《ESP8266 技术参考手册》 `page 88~89

  • 通过 UART0 的 U0RTS（GPIO15）、 U0CTS（GPIO13） 管脚交换来实现 ESP8266 与其他芯片的 UART 通信时，交换管脚 MTDO（GPIO15）作为 TXD 、MTCK（GPIO13）作为 RXD 。

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esp_err_t uart_enable_swap(void)
{
    // wait for tx done.
    uart_wait_tx_done(UART_NUM_0, portMAX_DELAY);

    UART_ENTER_CRITICAL();
    // MTCK -> UART0_CTS -> U0RXD
    PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_MTCK_U, FUNC_UART0_CTS);
    // MTD0 -> UART0_RTS -> U0TXD
    PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_MTDO_U, FUNC_UART0_RTS);
    // enable swap U0TXD <-> UART0_RTS and U0RXD <-> UART0_CTS
    SET_PERI_REG_MASK(UART_SWAP_REG, 0x4);
    UART_EXIT_CRITICAL();

    return ESP_OK;
}

包含如下测试例程：

【ESP8266 UART 通信常见应用问题】

  • ESP8266 的串⼝波特率范围是多大？
    ESP8266 的串⼝波特率范围从 300 到 115200*40 都可以⽀持。参见 《ESP8266 技术参考手册》中的 “ 11.3.1. 波特率 ”章节说明。

  • ESP8266 UART 的硬件 FIFO 是多大？
    ESP8266 的 UART0 和 UART1 各有⼀个⻓度为 128 Bytes 的硬件 FIFO，读写 FIFO 都在同⼀个地址操作。参见 《ESP8266 技术参考手册》中的 “ 11.2. 硬件资源 ”章节说明。

4 ESP8266 AT 传输串口

参考资料：ESP8266 ESP-AT User Guide

  • 【不推荐】ESP8266 V2.0.0.0 以下版本的 AT 固件默认使用的 AT 串口是 UART0 （即 GPIO1 和 GPIO3），流控引脚是 GPIO13 和 GPIO15 。可参见 《ESP8266 Datasheet》

1. UART0 打印芯片上电启动日志，波特率为 74880 bps，使用的是 26 MHz 的芯片启振晶振；

2. GPIO15（TXD） 和 GPIO13（RXD） 为 AT 传输串口，默认波特率为 115200 bps，使用的是 SPI Speed 的 40 MHz 的晶振，与 CPU 主频有关。

5 ESP8266 串口（UART） 性能

ESP8266 的波特率硬件是可以支持到 4.5 Mbps, 但是不建议软件使用这么高的波特率, 原因有两点:

  • 接收模式下，波特率太高，大量数据传输软件可能无法及时取走硬件 FIFO 中的数据从而导致数据丢失。ESP8266 的硬件 UART FIFO 是 128 Bytes ,ESP8266 的 UART 说明你可以阅读 《ESP8266 技术参考手册》 ，建议波特率不要超过 2 Mbps。如果系统有很多中断或有使用 Wi-Fi，该值需要低一点，以证数据不会丢失。
  • 有些串口芯片无法支持这么高的波特率，或者 ESP8266 波特率误差超过串口芯片允许的误差范围，因为当波特率不能被 ESP8266 串口模块时钟(80 MHz)整除的时候，就存在误差。

当 UART 波特率过高导致接收数据丢失时，我们的建议：

  • 增加 UART 硬件流控
  • 降低 UART 波特率

相关链接（侵删）

  1. ESP8266学习笔记（21）——UART串口使用（RTOS SDK）
  2. ESP8266 的串口（UART）使用
  3. 【常用模块】ESP8266 WIFI串口通信模块使用详解（实例：附STM32详细代码）
  4. ESP8266_RTOS_SDK
  5. ESP8266串口的使用
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