11. 串口通讯

1. RK3568 串口控制器硬件介绍

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1.1 RK3568 串口控制器特性

RK3568芯片集成6个UART控制器（UART0~UART5），支持以下功能：

• 全双工异步通信：支持同时收发数据。

• 可编程波特率：波特率范围 1200bps ~ 4Mbps，支持高精度时钟配置。

• 数据位长度：支持 5/6/7/8位 数据位。

• 校验方式：支持 无校验、奇校验、偶校验。

• 停止位：支持 1位 或 2位 停止位。

• FIFO缓冲：每个UART内置 64字节收发FIFO，减少CPU中断频率。

• 中断与DMA支持：支持中断驱动或DMA传输，提升效率。

• 多模式支持：支持 TTL电平（默认）、RS232、RS485 模式（需硬件电路支持）。

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1.2 串口引脚与复用

• 默认调试串口：UART2（TTL电平），用于系统启动日志输出。

• 引脚定义：

  • TX：GPIO0_D1（UART2_TX）

  • RX：GPIO0_D0（UART2_RX）

• 其他UART接口：

UART编号	引脚复用（示例）	典型用途
UART0	GPIO1_B3 (TX), GPIO1_B2 (RX)	通用串口扩展
UART3	GPIO3_C0 (TX), GPIO3_C1 (RX)	RS485通信

• 电平切换：若需RS232/RS485，需外接电平转换芯片（如MAX3232/MAX485）。

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1.3 设备树配置示例

在设备树中配置UART2为调试串口：

// 文件：rk3568.dtsi
&uart2 {
    status = "okay";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&uart2m0_xfer>;  // 使用pinctrl复用引脚
    // 若需RS485模式，添加以下属性：
    // rs485-rts-active-low;
    // rts-gpios = <&gpio3 RK_PC2 GPIO_ACTIVE_LOW>;
};

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2. UART通信协议基础

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2.1 UART数据帧结构

UART以异步串行方式传输数据，每帧数据包含以下部分：

1. 起始位：1位低电平（0），标志数据开始。

2. 数据位：5~8位，传输实际数据（如ASCII字符）。

3. 校验位：1位（可选），用于检错（奇/偶校验）。

4. 停止位：1~2位高电平（1），标志数据结束。

典型帧格式（8N1）：

[Start Bit] [D0][D1][D2][D3][D4][D5][D6][D7] [Stop Bit]
    0          1   1   0   0   1   0   1   0       1

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2.2 波特率与时钟计算

• 波特率：每秒传输的符号数（1符号=1位），如 115200bps 表示每秒传输115200位。

• 时钟分频：

  RK3568的UART时钟源为 24MHz，波特率计算公式：

  分频系数 = 时钟频率 / (16 × 波特率)
  

  例如，配置 115200bps：

  分频系数 = 24,000,000 / (16 × 115200) ≈ 13.02 → 取整为13
  

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2.3 常见配置参数

参数	可选值	说明
波特率	1200, 2400, 9600, 115200, 等	决定通信速率
数据位	5, 6, 7, 8	常用8位
校验位	无校验 (None)、奇校验 (Odd)、偶校验 (Even)	检错机制
停止位	1, 2	常用1位
流控	无流控 (None)、硬件流控 (RTS/CTS)	防止数据丢失

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3 连接和配置

3.1 RK3568调试串口连接

• 默认调试串口：UART2（TTL电平）。

• 连接方式：

USB转TTL工具	RK3568 Debug接口
RX	TX (GPIO0_D1)
TX	RX (GPIO0_D0)
GND	GND

• RS485连接（以UART3为例）：

  # 设备树中启用RS485模式
  &uart3 {
      status = "okay";
      pinctrl-names = "default";
      pinctrl-0 = <&uart3m1_xfer>;
      rs485-rts-active-low;
      rts-gpios = <&gpio3 RK_PC2 GPIO_ACTIVE_LOW>;
  };
  

  • 接线：A接RS485总线A线，B接B线，RTS控制发送使能。

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• 参考板卡的硬件介绍从对应板卡中找到标号带有DEBUG文字的接口，如果没有可以查找文档或者网盘中相关硬件资料。

• 调试串口一般为TTL电平，因此需要准备一个USB转TTL工具，如果是其它电平，比如RS485，则可以准备一个USB转RS485工具，或者使用三合一串口工具。

• 在电脑端安装串口工具对应的驱动 生成对应的端口 用来与开发板通信，要安装的驱动常见的有ch340/ch341系列或者cp210x系列。可从下方链接获取：

  • CH341SER.EXE

  • CP210x USB to UART Bridge VCP Drivers - Silicon Labs

  • 选择CP210x Windows Drivers

如果不是上述两个系列的驱动，则可以询问卖家获取相关信息和链接。

串口工具只需关注三个接口，丝印标识类似Rx、Tx、GND，其它接口一般不需要使用。对应的连接如下：

串口工具接口	板卡上的Debug接口
Rx	Tx
Tx	Rx
GND	GND

3.1.1 多串口扩展

若需使用其他UART接口（如UART0），需在设备树中启用并配置引脚复用：

&uart0 {
    status = "okay";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&uart0m1_xfer>;  // 使用GPIO1_B3和GPIO1_B2
};

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3.2 链接PC调试

打开串口调试终端，如XShell、MobaXterm等，此处以XShell为例。

1. 点击文件-->打开创建一个新的会话，点击串口创建一个串口会话。

2. 端口号选择对应插入的端口，如果不知道具体哪个，可通过重新插拔串口工具观察新增的是哪个端口。点击修改波特率为1500000（默认），最后点击链接即可

3. 点击OK 以后，板卡上电启动即可在终端看见相关信息。

3.3 常见问题

如果终端出现打印乱码、不能输入等问题，可参考下述解决方案：

1. 查看串口波特率是否正确。

2. 查看硬件接线是否正确，是否松动，串口工具和板卡接口是否共地。

3. 尝试将Tx，Rx的连接对换，变成Tx->Tx，Rx->Rx。

4. 串口工具是否损坏，尝试更换串口工具。

5. 如果上述都没有解决问题，考虑板卡硬件损坏，可问询相关技术人员。

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4. 软件配置与验证

4.1 查看系统串口设备

ls /dev/ttyS*  # 输出：/dev/ttyS0 /dev/ttyS1 ...（对应UART0~UART5）

4.2 使用stty配置串口参数

# 配置UART1（/dev/ttyS1）为115200 8N1
stty -F /dev/ttyS1 115200 cs8 -cstopb -parenb

4.3 测试数据收发

• 发送数据：

echo "Hello, RK3568!" > /dev/ttyS1

• 接收数据：

cat /dev/ttyS1  # 或使用screen工具：screen /dev/ttyS1 115200

5. 常见问题扩展

5.1 数据乱码

• 原因：波特率不匹配、时钟偏差、引脚接触不良。 • 解决：

# 检查当前波特率配置
stty -F /dev/ttyS1

5.2 无法接收数据

• 原因：TX/RX接线反接、未启用UART控制器。 • 解决：

# 确认设备树中UART状态为"okay"
dmesg | grep uart  # 查看内核启动日志

总结

通过补充RK3568串口硬件特性与协议基础，开发者可深入理解UART工作原理，准确配置设备树与软件参数，快速排查通信故障。结合实操步骤与示例，确保串口通信稳定可靠。