# UART ## UART 简介 UART: 通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），是一种**异步串行通信协议**，用于设备间的**全双工或半双工串行**数据传输。它通过发送线（TX）和接收线（RX）进行数据交换，**不需要时钟信号同步**，而是依靠预定义的参数进行通信。广泛应用于微控制器、计算机和其他数字设备之间的通信，以其简单、可靠和灵活的特性成为连接不同设备间的桥梁。 ## UART 关键概念解释 - 波特率（Baud Rate）: 表示**每秒传输的符号数**，即通信速率，单位是 bps（bits per second）。常见的波特率有9600、115200等。通信双方必须设置相同的波特率才能正确解码数据。 - 数据位（Data Bits）: 衡量通信中**实际数据位**的参数，表示每个字符中包含的数据位数。标准值可以是5、6、7、8或9位，通常设置为8位，与一个 ASCII 字符的位数相同。 - 停止位（Stop Bits）: 用于**标识一帧数据的结束**，可以是1位、1.5位或2位的逻辑高电平。停止位不仅表示传输结束，还为接收器提供进行内部处理的时间。 - 奇偶校验位（Parity Bit）: 可选的**错误检测位**。数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以此来校验数据传送的正确性。 一个完整的 UART 数据帧由起始位（1位逻辑低电平）、数据位（5-9位）、可选的奇偶校验位（1位）和停止位（1-2位逻辑高电平）组成。
UART 时序图
UART 通信时序图 | 来源：博客园
## UART 使用流程 1. UART 参数配置：选择 UART ，**初始化 cfg 结构体**，设置波特率、数据位、停止位等 2. UART 初始化：调用 tal_uart_init() 函数进行 **UART 初始化** 3. 数据收发：使用 tal_uart_write() 向指定串口发送数据，使用 tal_uart_read() 从指定串口读取数据 4. 资源回收：操作完成后，若不再使用 UART ，可调用 tal_uart_deinit **释放资源** ## 相关硬件信息 - UART0: 通常用于烧录固件，不建议在应用层程序中**占用**或**重新配置**，以免影响烧录 - UART1: 一般用于应用程序的**日志打印**，不建议在应用层程序中**占用**或**重新配置** - 电压电平: 注意 MCU 的 UART 引脚通常是 **TTL 电平**（3.3V或5V），如需连接 RS232 设备，需使用电平转换芯片 - 引脚分配: 具体 UART 引脚分配请参考对应目标平台（T5AI/T3）的硬件原理图或数据手册 ## 示例代码配置 ### 开发板配置 在使用本例程前，需在 UART **项目根目录**中确认开发板是否选择正确。 - 开发板选择方法： - 在项目根目录中执行开发板选择命令，输入要选择的开发板的型号： ```shell tos.py config choice ``` - 比如要选择 TUYA_T5AI_CORE ： 因为**T5AI 有多个型号**，如 TUYA_T5AI_CORE 、 TUYA_T5AI_BOARD等。在使用 `tos.py config choice` 成功选择 T5AI 开发板后,还要使用 `tos.py config menu` 命令进入配置菜单，在 `Choice a board` 目录下继续选择 T5AI的子型号。 ### UART参数配置： - UART 选择： 在串口初始化和数据收发时指定串口号（可以使用宏定义），比如要使用 UART0，宏定义 `#define USR_UART_NUM TUYA_UART_NUM_0` ，然后在初始化和数据收发时指定端口 `USR_UART_NUM` - UART 参数配置： ```c // 典型的UART配置参数 (在相应的配置文件或代码中设置) TAL_UART_CFG_T cfg = {0}; //串口配置结构体 cfg.base_cfg.baudrate = 115200;//波特率 cfg.base_cfg.databits = TUYA_UART_DATA_LEN_8BIT;//数据位 cfg.base_cfg.stopbits = TUYA_UART_STOP_LEN_1BIT;//停止位 cfg.base_cfg.parity = TUYA_UART_PARITY_TYPE_NONE; cfg.rx_buffer_size = 256;//接收缓冲区大小 cfg.open_mode = O_BLOCK;//串口模式，阻塞模式 ``` ## 编译与运行 ### 编译步骤 1. 配置好 TuyaOpen 开发环境，进入到**项目根目录** 2. 确保目标平台（ T5AI/T3 ）选择正确 4. 编译工程，生成可执行固件 ### 运行及日志 将编译好的固件烧录到目标设备。设备启动后，使用 tos.py monitor -b 115200 进入日志模式，波特率为115200（具体按照UART波特率设置）。选择串口设备时，根据相应的**硬件信息**选择。比如 TUYA_T5AI_CORE 的UART0为烧录串口，UART1 为日志串口(不推荐用作其他用途)，我要测试 UART0 的功能，就选择烧录用的 tty 设备 预期运行日志（通过串口烧录 UART，例如 UART0 查看）： ```c Please input text: 123456 > 123456 ``` (注意：实际日志内容可能因具体实现和配置而异) ## 示例代码流程 1. 系统初始化：如果是 Linux 环境，直接调用 user_main()；其他环境则进入 tuya_app_main() 创建 user_main() 线程 2. 日志系统初始化：通过 tal_log_init() 函数**初始化日志系统** 3. UART 参数配置：初始化 cfg **串口参数配置结构体**，设置波特率、数据位、停止位、校验位等通信参数 4. UART 初始化：调用 tal_uart_init() 函数，传入 初始化好的 cfg 结构体，对**串口初始化** 5. 数据接收：调用 tal_uart_read() 函数接收数据。示例代码中未接收到数据（ read_len <= 0）睡眠 10ms 后继续循环 6. 数据发送：调用 tal_uart_write() 函数发送数据，将接收到的数据发回串口 ```mermaid flowchart TB id1[系统环境] id2{是否是 Linux 环境} id3["user_main() 函数"] id4["tuya_app_main() 函数"] id5[日志系统初始化] id6[UART 参数配置和初始化] id7[串口数据接收] id8[串口数据发回原串口] id1 --> id2 id2 --是：直接进入--> id3 id2 --否：进入--> id4 id4 --创建 user_main 线程--> id3 id3 --> id5 id5 --> id6 id6 --> id7 id7 --> id8 id8 --> id7 ``` ## 主要接口举例 涂鸦IoT平台提供了**硬件抽象层**（TAL, Tuya Abstract Layer）和**硬件驱动层**（TKL, Tuya Kernel Layer）接口来统一访问硬件资源。 （以下接口基于常见的TAL UART操作，具体函数名请参照最新版本文档） - 初始化 UART： ```c OPERATE_RET tal_uart_init(TUYA_UART_NUM_E port_num, TAL_UART_CFG_T *cfg); ``` - 功能: **初始化**指定的 UART 端口 - 参数： port_num: UART 端口号（如 TUYA_UART_NUM_0 ） cfg: 指向UART配置结构体的指针 - 返回值: 操作结果状态码 - 配置结构体： ```c typedef struct { TAL_UART_BASE_CFG_T base_cfg; // 基础配置 UINT_T rx_buffer_size; // 接收缓冲区大小 INT_T open_mode; // 打开模式(如O_BLOCK) } TAL_UART_CFG_T; ``` *** - UART 数据发送： ```c INT_T tal_uart_write(TUYA_UART_NUM_E port_num, const UINT8_T *data, UINT_T len); ``` - 功能: 向指定的 UART 端口**发送数据** - 参数： port_num: UART 端口号（如 TUYA_UART_NUM_0 ） data: 要发送的数据指针 len: 数据长度（单位：字节） - 返回值: **实际发送**的字节 *** - UART 数据接收： ```c INT_T tal_uart_read(TUYA_UART_NUM_E port_num, UINT8_T *data, UINT_T len); ``` - 功能: 从指定的 UART 端口**读取数据** - 参数： port_num: UART 端口号（如 TUYA_UART_NUM_0 ） data: 接收数据缓冲区的指针 len: **期望读取**的最大长度 - 返回值: **实际读取**的字节 *** - UART 反初始化： ```c OPERATE_RET tal_uart_deinit(TUYA_UART_NUM_E port_num); ``` - 功能: **关闭并释放** UART 资源 - 参数： port_num: UART 端口号（如 TUYA_UART_NUM_0 ） - 返回值: 返回操作状态码，0为成功，其他值为失败 ## 注意事项 - 确保通信双方（如MCU与模组）的波特率、数据位、停止位、校验位等参数完全一致。 - 在长距离通信或干扰较大环境中，考虑使用奇偶校验或硬件流控制（如RTS/CTS）以提高数据可靠性。 - 处理接收数据时，建议使用环形缓冲区或中断机制，以提高系统效率并防止数据丢失。 - 实际开发中，请根据涂鸦IoT平台提供的具体API文档调整代码和使用正确的接口。 ## 支持的平台 此示例代码作用是是回显UART0的发送内容，支持以下涂鸦 IoT 开发平台： |平台名称|核心特性|典型应用场景| |------|-------|-------| |​T5AI​​|高算力 AIoT 平台，通常集成 DSP/NPU|复杂的边缘AI计算、图像识别、语音处理| |​T3|通用高性能 MCU 平台，基于 ARM Cortex-M 系列内核|需要较强处理能力的智能家电、工业控制| |​T2​​ |成本优化的通用 MCU 平台 |基础的智能家居设备、传感器节点| |​ESP32​​| 集成 Wi-Fi 和蓝牙的流行物联网平台| 需要无线连接的各种物联网设备| |LN882H​​ |国产 RISC-V| 架构 Wi-Fi SoC 智能家居、消费电子| |​BK7231X​​ |博通集成 Wi-Fi 的物联网芯片 |智能照明、智能插座等| 获取更多信息，请到 https://tuyaopen.ai/zh/docs/peripheral/support_peripheral_list