[系统运维] 树莓派4B ubuntu20.04 UART 多串口配置通信

相比树莓派0、1、2 以及 3 的双串口 UART0（PL011）和 UART1（mini UART），树莓派 4 中新增了 4 个 PL011 串口共计有 6 个 UART，整理此笔记用作记录和配置参考。

注意，目前搜到的大多数描述树莓派 4 串口的文章，大多数开头都是禁用下蓝牙，这个做法针对树莓派0-3 是必须的，因为本身串口不够用，但对树莓派 4 来说并不需要，因为有额外 4 个串口可以利用，默认配置好的两串口一个用于蓝牙（UART0）另一个是 miniUART 可以保留设置。此方面的文章大多都是一个流程，原因是参考的最初版本是树莓派 3 的设置；树莓派 4 的额外串口设置在树莓派论坛中可以看到相关的介绍，外面的文章不太多。

UART 配置

1. 展示所有串口命令

dtoverlay -a | grep uart

上图展示 pi4 中所有串口

2、配置开启串口 UART2-5

编辑 config.txt 命令

vim /boot/firmware/config.txt

在文件结尾添加如下：

dtoverlay=uart2
dtoverlay=uart3
dtoverlay=uart4
dtoverlay=uart5

保存并退出

重启系统后查看是否生效：

ls /dev/ttyAMA*

结果显示如下：

各 UART 串口与 GPIO（对应的是BCM编码）对应关系：

UART0： GPIO14 = TXD0 -> ttyAMA0     GPIO15 = RXD0 -> ttyAMA0
UART2： GPIO0  = TXD2 -> ttyAMA1     GPIO1  = RXD2 -> ttyAMA1
UART3： GPIO4  = TXD3 -> ttyAMA2     GPIO5  = RXD3 -> ttyAMA2
UART4： GPIO8  = TXD4 -> ttyAMA3     GPIO9  = RXD4 -> ttyAMA3
UART5： GPIO12 = TXD5 -> ttyAMA4     GPIO13 = RXD5 -> ttyAMA4

注：UART0 对应的 ttyAMA0，UART1 对应的 ttyS0，UART2 到 UART5 对应的 ttyAMA1 到 ttyAMA4。

4. 测试

4.1 串口自发自收测试

现在我们先测试 UART2 是否启用成功，比较简单的测试方式是将其 TXD 和 RXD 相连，自发自收。

根据上方对应关系，UART2 对应 TXD2 和 RXD2，对应 GPIO0 和 GPIO1，对应 ttyAMA1。

找到对应的 GPIO0 和 GPIO1 针脚连起来：

在树莓派端命令行进入 Python3 环境，通过如下模块和命令自发自收：

pip uninstall serial
pip install pyserial

测试如下：

summergao@ubuntu:/home/summergao# python3
Python 3.8.6 (default, May 27 2021, 13:28:02) 
[GCC 10.2.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import serial
>>> uart2 = serial.Serial(port="/dev/ttyAMA1", baudrate=9600)
>>> uart2.write("Hello World".encode("gbk"))
11
>>> uart2.read(11)
b'Hello World'
>>>

同理，我们可以继续用杜邦线将 GPIO4 和GPIO5 相连测试 UART3；GPIO8 和 GPIO9 相连测试 UART4； GPIO12 和 GPIO13 相连测试 UART5。

summergao@ubuntu:/home/summergao# python3
Python 3.8.6 (default, May 27 2021, 13:28:02) 
[GCC 10.2.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import serial
>>> uart2 = serial.Serial(port="/dev/ttyAMA1", baudrate=9600)
>>> uart2.write("Hello World".encode("gbk"))
11
>>> uart2.read(11)
b'Hello World'
>>> uart3 = serial.Serial(port="/dev/ttyAMA2", baudrate=9600)
>>> uart3.write("Hello No.3".encode("gbk"))
10
>>> uart3.read(10)
b'Hello No.3'
>>> uart4 = serial.Serial(port="/dev/ttyAMA3", baudrate=9600)
>>> uart4.write("Hello No.4".encode("gbk"))
10
>>> uart4.read(10)
b'Hello No.4'
>>> uart5 = serial.Serial(port="/dev/ttyAMA4", baudrate=9600)
>>> uart5.write("Hello No.5".encode("gbk"))
10
>>> uart5.read(10)
b'Hello No.5'
>>>

4.2 串口间通信测试

接下来测试 UART2 和 UART3 间的通信，将 TXD2 连接 RXD3 即 GPIO0 与 GPIO5 相连；将 TXD3 与 RXD2 连接即 GPIO4 与 GPIO1 相连

GPIO0  = TXD2 -> ttyAMA1
GPIO4  = TXD3 -> ttyAMA2

GPIO1  = RXD2 -> ttyAMA1
GPIO5  = RXD3 -> ttyAMA2

summergao@ubuntu:~ $ python3
Python 3.7.3 (default, Jul 25 2020, 13:03:44) 
[GCC 8.3.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import serial
>>> uart2 = serial.Serial(port="/dev/ttyAMA1", baudrate=9600)
>>> uart3 = serial.Serial(port="/dev/ttyAMA2", baudrate=9600)
>>> uart2.write("Msg from UART2...".encode("gbk"))
17
>>> uart3.read(17)
b'Msg from UART2...'
>>> uart3.write("Msg from UART3...".encode("gbk"))
17
>>> uart2.read(17)
b'Msg from UART3...'
>>>

UART2 和 UART3 间通信正常。

参考：

树莓派 4 UART 多串口配置通信：

https://blog.csdn.net/weixin_40796925/article/details/107907991

官方 UART 配置文档：

https://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/uart.md

论坛关于多串口的命令与指引：

https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=244827#p1493698