使用Arduino开发ESP32（02）：串口（Serial port）使用说明_esp32-s3 串口2

目的

对于单片机来说串口是最常用的功能之一，本文将对Arduino core for the ESP32的串口使用做个说明。

基本使用

ESP32有三个串口，分别是Serial、Serial1、Serial2，下面对基本使用做个示范：

使用演示

上面所演示的是串口最常用的功能，print和println方法常用来向上位机打印输出信息，Serial在上电时会输出模块基本信息；

参考链接

https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/communication/serial/
https://blog.csdn.net/iracer/article/details/50334041
https://github.com/espressif/arduino-esp32/blob/master/cores/esp32/Print.h
https://github.com/espressif/arduino-esp32/blob/master/cores/esp32/Print.cpp
注1：Arduino core for the ESP32和Arduino原版的串口有所差异，无法完全套用；
注2：同Arduino原版的串口一样Serial、Serial1、Serial2是在HardwareSerial.h中被声明的HardwareSerial对象，所以详细用法也可以参考HardwareSerial库（见下文）；

存在的问题

问题描述

使用Serial1（U1TXD=GPIO10，U1RXD=GPIO9）时程序无法正常运行。

产生原因

查询乐鑫官方《ESP32 技术规格书》和ESP32模块的技术规格书可以知道ESP32的GPIO6~11一般用于连接外部Flash芯片，而ESP32的程序都是在这上面的，但是Serial1默认使用了GPIO9和10，从而导致程序崩溃：

解决方法

ESP32片上功能模组所发出的信号可映射到任何 GPIO管脚，使用Arduino core for the ESP32中自带的HardwareSerial库就可以将串口RX映射到几乎所有IO口上，TX映射到GPIO0~31上(没有全部进行测试)。

参考链接

https://quadmeup.com/arduino-esp32-and-3-hardware-serial-ports/
https://hackaday.com/2017/08/17/secret-serial-port-for-arduinoesp32/
https://www.espressif.com/zh-hans/products/hardware/esp32/resources

HardwareSerial库使用

使用演示

上图中通过HardwareSerial库实现了对串口1的使用，具体说明见下文。

详细说明

使用HardwareSerial库需要先声明一个对象，例如上文图中的HardwareSerial mySerial1(1);；
HardwareSerial类在声明对象时接收一个输入参数(0、1、2)，分别代表Serial、Serial1、Serial2；
声明对象后就可以按一般串口的方法使用了，方法说明如下：

• void begin(unsigned long baud, uint32_t config=SERIAL_8N1, int8_t rxPin=-1, int8_t txPin=-1, bool invert=false, unsigned long timeout_ms = 20000UL);
  使能串口，参数如下：
  baud：串口波特率，该值写0则会进入自动侦测波特率程序；
  config：串口参数，默认SERIAL_8N1为8位数据位、无校验、1位停止位；
  rxPin：接收管脚针脚号；
  txPin：发送管脚针脚号；
  invert：翻转逻辑电平，串口默认高电平为1、低电平为0；
  timeout_ms：自动侦测波特率超时时间，如果超过该时间还未获得波特率就不会使能串口；

• void end();
  失能串口，释放资源；

• void updateBaudRate(unsigned long baud);
  重新设置波特率；

• int available(void);
  返回接收缓存可读取字节数；

• int availableForWrite(void);
  ESP32默认有128字节的硬件TX FIFO，该方法返回TX FIFO空闲字节数；

• int peek(void);
  返回接收缓存中第一个字节数据，但并不从中删除它；

• int read(void);
  返回接收缓存中第一个字节数据，读取过的数据将从接收缓存中清除；

• void flush(void);
  等待串口收发完毕；

• size_t write(uint8_t);
  写数据到TX FIFO，在发送FIFO中的数据会自动输出到TX端口上；
  该方法有很多重载，可以用来发送字符串、长整型、整形；
  如果TX FIFO已满，则该方法将阻塞；

• size_t write(const uint8_t *buffer, size_t size);
  写数据到TX FIFO，如果发送FIFO已满，则该方法将阻塞；

• uint32_t baudRate();
  返回当前串口波特率；

• size_t setRxBufferSize(size_t);
  设置接收缓存大小（默认为256字节）；
  ESP32默认有128字节的硬件RX FIFO，在RX FIFO收到数据后会移送到上面的接收缓存中；

• void setDebugOutput(bool);
  设置该串口打印Debug信息(默认为0，失能后也会置为0)；这个方法是用来设置从哪个串口打印的，需要在Arduino IDE>工具中启用Debug才会真正打印信息；（这里有一点点问题，这个库里如果没有别的串口用于打印调试信息，则Serial，即uart0一定会被用于打印调试信息，并且至少会打印Error信息）
  

除上面方法外，因为继承自Stream类所以也可以用该类的方法：如size_t readBytes(char *buffer, size_t length);和size_t readBytes(uint8_t *buffer, size_t length)等。

参考链接

https://github.com/espressif/arduino-esp32/blob/master/cores/esp32/HardwareSerial.h
https://github.com/espressif/arduino-esp32/blob/master/cores/esp32/HardwareSerial.cpp
https://github.com/espressif/arduino-esp32/blob/master/cores/esp32/esp32-hal-uart.h
https://github.com/espressif/arduino-esp32/blob/master/cores/esp32/esp32-hal-uart.c
https://www.qutaojiao.com/2452.html

总结

ESP32拥有三个串口，并且串口可以映射到大部分GPIO口上，这将为开发带来更多的可能性。