树莓派与STM32(RT1064)的串口通信实现

在物联网项目中，树莓派和STM32微控制器经常被用来协同工作。树莓派作为一个功能强大的单板计算机，可以处理复杂的计算和网络任务，而STM32微控制器则可以处理低层次的硬件控制和数据采集。本文将介绍如何实现树莓派与STM32(RT1064)之间的串口通信。

引言

串口通信是一种常见的异步通信方式，它允许设备之间通过串行接口交换数据。在树莓派与STM32的通信中，串口通信可以用于传输传感器数据、控制命令等。本文将详细介绍如何设置和编程树莓派和STM32，以实现它们之间的串口通信。

硬件准备

树莓派：任何型号均可，本例以树莓派4为例。
STM32(RT1064)开发板：带有USART外设的开发板。
跳线：用于连接树莓派和STM32开发板。
电源：为STM32开发板供电。

软件和工具

Raspbian OS：树莓派操作系统。
STM32CubeIDE：STM32开发环境。
串口助手软件：用于测试和调试。

树莓派端设置

1. 启用串口

树莓派默认情况下禁用了串口，需要在启动配置中启用。

打开 /boot/config.txt 文件：
bash 复制代码
```
sudo nano /boot/config.txt
```
添加或取消注释以下行：
plaintext 复制代码
```
# Enable the serial interface
enable_uart=1
```
重启树莓派。

2. 安装Python串口库

使用Python进行串口通信，需要安装 pyserial 库。

bash 复制代码

sudo pip3 install pyserial

3. 树莓派端代码

python 复制代码

import serial
import time

# 配置串口
ser = serial.Serial('/dev/serial0', 115200, timeout=1)

def send_data(data):
    ser.write(data.encode())

def read_data():
    while ser.in_waiting:
        return ser.read(ser.in_waiting).decode()

try:
    while True:
        # 发送数据
        send_data("Hello STM32!")
        print("Sent: Hello STM32!")
        
        # 读取数据
        response = read_data()
        print("Received:", response)
        
        time.sleep(1)  # 等待1秒
except KeyboardInterrupt:
    ser.close()
    print("Serial connection closed.")

STM32端设置

1. 配置USART

使用STM32CubeIDE创建一个新项目，并配置USART外设。

打开STM32CubeIDE，创建新项目。
选择STM32(RT1064)开发板。
在 Pinout & Configuration 工具中，启用USART外设。
配置波特率为115200。

2. STM32端代码

c 复制代码

#include "stm32f1xx_hal.h"

UART_HandleTypeDef huart1;

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();

  char rx_buffer[100];
  
  while (1)
  {
    // 接收数据
    if (HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t *)rx_buffer, 100, 1000) == HAL_OK)
    {
      // 发送数据
      HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)rx_buffer, strlen(rx_buffer), 1000);
    }
  }
}

static void MX_USART1_UART_Init(void)
{
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

void Error_Handler(void)
{
  // 错误处理代码
  while(1);
}

#ifdef USE_FULL_ASSERT
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  // 用户可以添加错误处理代码
}
#endif

调试与测试

连接硬件：使用跳线将树莓派的串口（GPIO 14, 15）连接到STM32的USART TX和RX引脚。
运行代码：在树莓派和STM32上分别运行上述代码。
检查通信：使用串口助手软件检查数据传输是否正常。

常见问题及解决方法

问题1：无法建立通信

解决方法：

检查硬件连接是否正确。
确保树莓派和STM32的波特率设置一致。
检查STM32的USART配置是否正确。

问题2：数据丢失

解决方法：

增加接收缓冲区的大小。
调整接收超时时间。

问题3：树莓派串口被占用

解决方法：

禁用树莓派的蓝牙功能，释放串口。
使用USB转串口模块。

结论

本文详细介绍了如何实现树莓派与STM32(RT1064)之间的串口通信。通过硬件连接、软件编程和调试测试，可以实现两者之间的数据交换。在实际应用中，开发者可以根据具体需求调整代码和配置，以满足不同的通信需求。

参考文献

STM32参考手册
树莓派官方文档
PySerial官方文档

请注意，以上代码仅为示例，实际应用中需要根据具体硬件和需求进行调整和优化。

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