MicroPython+ESP8266：UART串口通信

Posted 2023-04-22

参考技术A 软件准备：

NodeMCU v2提供三个UART。您可以在TXD0，RXD0，TXD1，TXD2，RXD2上看到它们：

我们可以使用UART库访问UART串口。
在本章中，我使用Arduino板作为UART源。我们从UART读取传入的消息。开始吧！

在串口通信的教程中，我使用Arduino Uno连接到NodeMCU板。我们在连接到Arduino板的NodeMCU上使用UART0。我们应该将RX引脚连接到TX引脚，将TX引脚连接到RX引脚。

以下是我们的连线方式：

我的接线实现如下图所示：

首先，我们使用Arduino IDE为Arduino UNO编写程序。我们使用SoftwareSerial模拟软串口10和11.该程序将等待输入的UART数据，然后在0和1引脚上发送到Arduino UART。接下来开始写这个程序：

Arduino程序：

保存这个程序。然后，将其上传到Arduino板。在上传之前，请确保Arduino UART（数字0,1,10和11引脚）不能连接到任何电路或传感器。下一步是为NodeMCU板编写程序。创建一个名为uartdemo.py的文件。开始编写程序：

Nodemcu程序：

现在您可以通过WebREPL上传和运行MicroPython程序。完成后，将NodeMCU UART连接到Arduino UART（数字引脚：10和11）。要查看UART输出，请从Arduino IDE打开串行监视器工具。设置波特9600.您应该看到UART输出：

以下是WebREPL上的程序输出：

ESP32-S的UART2的初始化需要注意的问题

简 介： 在使用ESP32-S的UART2的时候，初始化UART的ID需要设置成1，而不是2，这样可以避免ESP32热启动出现故障。具体原因并不清楚，但可以解决热启动程序执行的问题。在MicroPython输出汉字的时候，需要预先将汉字转换成GBK编码，在送到MicroPython程序完成输出。

关键词： ESP32，TTS，MicroPython

 

§01 ESP32-S 的TTL-UART

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  在这两天（2021-05-15）关于语言模块测试中，出现了利用ESP32-S的串口控制TTS功能出现错误的情况，详见：

• 语音合成模块 文本转TTS 真人发音 SYN6288
• 中文TTS文字转语音合成模块合成成品带喇叭 替代SYN6288和XFS5152

  下面就对于 ESP32-S模块转接模块 的UART2进行测试。看前面实验中碰到的ESP32-S的UART2输出数据出现的问题原因是什么。

 

§02 测试结果

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1.测试方法

  使用ESP32-S发送字符串，再利用MAX2323接收相应的信息读取，测试信息是否完整有效。

^{▲ 使用ESP32-S输出送到MAX2323转接到RS232}

2.测试过程

（1）读取接收字节

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# TEST2.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2021-05-15
#
# Note:
#============================================================

from head import *
import serial
from _ast import Or
from serial.serialutil import SerialException

#------------------------------------------------------------
sport = serial.Serial()
sport.baudrate = 9600
sport.timeout = 0.05
try:
    sport.port = 'COM1'
except:
    printf('Set sport port COM1 error. ')

try:
    sport.open()
except serial.serialutil.SerialException:
    printf('Open sport port COM1 error.')
else:
    printf('Open sport port COM1 Ok.')
#------------------------------------------------------------
sport.write(b'<Z>7')
#sport.write(b'<S>1')

while True:
    if sport.inWaiting() > 0:
        printf(sport.read(sport.inWaiting()))

    time.sleep(1)

#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : TEST2.PY
#============================================================

（2）发送MicroPython

from machine                import Pin
import time
from machine                import UART

LED1 = Pin(5, Pin.OUT)
LED2 = Pin(18, Pin.OUT)

uart2 = UART(2, baudrate=9600, tx=17, rx=16)

while True:
    uart2.write('654321')

    time.sleep(3)

（3）接收结果

  在开始的时候，接收到的数据正常。在重新修改程序之后，重新下载程序允许，接收到的数据就是乱码。

Open sport port COM1 Ok.
b'654321'
b'654321'
b'654321'
b'\\x84o\\x11V\\xd79'
b'h\\xb20\\xf6m\\x84'
b'u(pn\\r\\x8a'
b'\\xd3\\x16\\x88z\\xba\\x8d'

  只有对ESP32-S重新上电，也就是将下载线重新插拔一下，就会恢复正常。

3.解决方案

  根据 MicroPtyhon-ESP32 基础教程-UART 对于 UART构造对象的解释，对于UART（id）可以取1,2。

参数	描述
id	串口编号
bandrate	波特率，常用波特率为：9600 115200
databits	数据位，是通信中的真正有效信息的每一个字节单元所包含的比特位数。可选的值为 6
parity	基础校验方式 ，None不进行校验，0 偶校验 1奇校验
rx	接收口的GPIO编号
tx	发送口的GPIO编号
stopbit	停止位个数
timeout	超时时间，取值范围： 0 < timeout ≤ 2147483647

  将初始化的UART的id设置为1，居然能够工作，而且原来的问题不存在了。

from machine                import Pin
import time
from machine                import UART
LED1 = Pin(5, Pin.OUT)
LED2 = Pin(18, Pin.OUT)
uart2 = UART(1, baudrate=9600, tx=17, rx=16)
while True:
    uart2.write('12.3')
    time.sleep(3)

 

§03 控制TTS实验

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  使用ESP32-S模块触发 语音合成模块 文本转TTS 真人发音 SYN6288 中的语音模块。

^{▲ 实验中的测试TTS模块}

1.输出字符

  直接输出字符，TTS可以正确读出。

from machine                import Pin
import time
from machine                import UART
LED1 = Pin(5, Pin.OUT)
LED2 = Pin(18, Pin.OUT)
uart2 = UART(1, baudrate=9600, tx=17, rx=16)
while True:
    uart2.write(b'1234')
    time.sleep(3)

2.输出汉字

  输出汉字则出现的问题。使用：

uart2.write(bytes('清华大学', 'gbk'))

  输出读音错误。这说明在MicroPython对于汉字文本编码出现错误。

  使用Python程序将上述汉字输出对应的二进制的数据，将其拷贝纸MicroPython中可以正确读数对应的汉字。

from machine                import Pin
import time
from machine                import UART
LED1 = Pin(5, Pin.OUT)
LED2 = Pin(18, Pin.OUT)
uart2 = UART(1, baudrate=9600, tx=17, rx=16)
while True:
    uart2.write(b'\\xc7\\xe5\\xbb\\xaa\\xb4\\xf3\\xd1\\xa7')
    time.sleep(3)

 

※ 测试结论 ※

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  测试了ESP32-S的UART的MicroPython编程，对于它的UART2使用的过程中，需要在初始化UART函数的时候，将其中id设置为1。这样才能够保证在重新启动（热启动）程序执行正常。否则只能冷启动（重新上电）才能够正确执行。

  至于这为什么，现在还无法解释。只是通过实验说明这种方式可以满足实用要求。

  如果希望MicroPython输出汉字的编码，比如使用“GBK”编码，需要事先使用Python将对应的汉字转换成对应的编码，再使用MicroPython的串口输出，这一点在使用ESP32-s控制TTS模块时有位重要。

 

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■ 相关文献链接:

• 语音合成模块 文本转TTS 真人发音 SYN6288
• 中文TTS文字转语音合成模块合成成品带喇叭 替代SYN6288和XFS5152
• ESP32-S模块转接板设计与实现
• MicroPtyhon-ESP32 基础教程-UART