Pico UART 数据收发实战：硬件配置、MicroPython 编程

在下面实验中，我们需要将通过 MiniUSB 数据线将 风雅一号板-通用兼容扩展板 上 UART0 的 USB 接口与电脑上的 USB 接口连接：

在下列代码中，我们设计了一个用于实现串口（UART）数据收发的程序。

示例代码如下，在配套资料的文件夹：elegance-devkit v1\Demo\07 UART_ReadWrite 中：

Python 复制代码

# Python env   : MicroPython v1.23.0
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2024/6/23 下午9:16
# @Author  : 李清水
# @File    : main.py
# @Description : UART类实验，实现简单的串口数据收发

# ======================================== 导入相关模块 =========================================

# 硬件相关的模块
from machine import UART, Pin
# 时间相关的模块
import time

# ======================================== 全局变量 ============================================

# 串口接收计数变量
recv_count: int = 0

# ======================================== 功能函数 ============================================

def LED_Blink(led_obj: Pin, delay_time: int) -> None:
    """
    控制LED灯闪烁。

    进行LED灯的子系统闪烁控制，指示程序停止运行。

    Args:
        led_obj (Pin): LED对象，用于控制LED灯的GPIO控制器
        delay_time (int): 延时时间，单位为毫秒

    Returns:
        None
    """
    while True:
        # 点亮LED
        led_obj.on()
        # 延时 delay_time ms
        time.sleep_ms(delay_time)
        # 熄灭LED灯
        led_obj.off()
        # 再次延时 delay_time ms
        time.sleep_ms(delay_time)

# ======================================== 自定义类 ============================================

# ======================================== 初始化配置 ==========================================

# 上电延时3s
time.sleep(3)
# 打印调试信息
print("FreakStudio : UART Read and Write Experiment")

# 创建串口对象，设置波特率为115200
uart: UART = UART(0, 115200)
# 初始化uart对象，波特率为115200，数据位为8，无校验位，停止位为1
# 设置串口超时时间为100ms
uart.init(baudrate  = 115200,
          bits      = 8,
          parity    = None,
          stop      = 1,
          tx        = 0,
          rx        = 1,
          timeout   = 100)

# 设置GPIO 25为LED输出引脚，下拉电阻使能
LED: Pin = Pin(25, Pin.OUT, Pin.PULL_DOWN)

# ========================================  主程序  ===========================================

# 循环执行
while True:

    # 打印调试信息,输出串口收发次数
    print("UART0 RECV COUNT: ", recv_count)
    # 延时100ms
    time.sleep_ms(100)

    # 判断串口接收计数变量是否大于等于10
    if recv_count >= 10:
        # 串口接收计数变量归零
        recv_count = 0
        break

    # 向串口发送数据
    uart.write("Hello, UART!")
    # 发送调试信息
    print("UART0 SEND DATA")

    # 检查是否有数据可读
    if uart.any():
        # 打印可读取的字符数
        print("number of characters that can be read:", uart.any())
        # 点亮LED灯，做指示作用
        LED.on()
        # 读取一行数据
        data = uart.readline()
        # 接收到数据为 b'Hello, UART!\r\n'，字符串是bytes类型
        print("UART0 RECV DATA: ", data)
        # 对接收到数据data进行解码
        print("DECODE UART0 RECV DATA: ", data.decode('utf-8'))
        # 延时300ms
        time.sleep_ms(300)
        # 关闭LED灯
        LED.off()
        # 延时300ms
        time.sleep_ms(300)
        # 串口接收计数变量递增
        recv_count = recv_count + 1

# 收发10次后，跳出循环，LED灯闪烁
print("Stop Program Running")
LED_Blink(LED, 100)

在以上代码中，我们进行了如下操作：

初始化配置：配置 UART0 串口，设置波特率为 115200，GPIO0 为 TX（发送），GPIO1 为 RX（接收），超时时间为 100ms，配置 GPIO25 引脚为 LED 灯控制引脚
使用 while 循环实现串口数据发送与接收，每次发送 Hello, UART! 字符串并尝试读取数据，接收到数据后解码并打印，同时控制 LED 亮灭以指示接收操作
当接收数据次数达到 10 次时，跳出循环并调用 LED_Blink 函数，使 LED 灯持续闪烁

这里，串口接收到的数据为 bytes 类型（不可变二进制字节序列），bytes 是一种不可变的数据类型，用于表示字节序列。它存储了以字节为单位的数据，范围为 0-255。bytes 类型与字符串类型 (str)类似，但是字符编码为字节（原始的二进制数据表示形式）而不是 Unicode 字符。bytes 类型在处理网络通信、文件读写、加密解密等要用到二进制数据的场景中非常有用。在 Python 中，字符串前面加上 b 的前缀可表示 bytes 类型。

我们在上述程序中，使用如下代码对接收到的不可变二进制字节序列进行解码，将其转换为字符串类型：

Python 复制代码

# 对接收到数据data进行解码
print("DECODE UART0 RECV DATA: ", data.decode('utf-8'))

打开 XCOM 软件，选择 CH340K 芯片对应 COM 口：

串口通信参数和程序中一致：

其余发送和接收参数默认即可：

点击打开串口：

烧录程序，打开终端，显示如下：

可以看到，当我们没有进行任何操作时，XCOM 软件上可以正常接收到树莓派 Pico 发送的数据。

我们尝试通过 XCOM 软件从电脑上发送字符串 Hello,Pico! 到树莓派 Pico 上：

可以看到终端输出了树莓派 Pico 串口接收到的字符数量以及解码前后的数据：

同时，每次通过 XCOM 软件从电脑上发送字符串时，树莓派 Pico 的板载 LED 灯都会闪烁一次，在连续发送十次后，树莓派 Pico 停止了串口数据接收，并且板载 LED 灯持续闪烁：

并且，在树莓派 Pico 通过串口收发数据时，风雅一号板-通用兼容扩展板 上串口收发指示灯 LED3 会间断性地点亮：

复制代码