ESP32 串口不够用？硬串口重定义，解锁UART1串口

2023年3月14日2023年3月14日 lingshun

实验效果

在本示例中，凌顺实验室（lingshunlab.com）将使用 Arduino IDE 的 UART 硬件库，重新定义UART的串口引脚。在以前我们可能会使用软串口库（espsoftwareserial），解决串口不够的使用场景，但由于软串口的性能相比硬串口还是弱了一些。而一个ESP32中，是有3个硬串口的，但是其中UART1串口的PIN引脚，我们无法正常使用。重新定义UART1的串口引脚，可以让我们完全的解锁ESP32的三个硬串口。

串口的介绍

UART（Universal Asynchronous Receiver / Transmitter）是一种通用的异步收发器，是一种用于连接一个计算机与另一个设备的接口，用于在它们之间传输数据。 UART 使用两根不同的数据线，一根用于发送数据（TX），另一根用于接收数据（RX）。UART 一般与其它外围设备（如鼠标、打印机和外部存储设备）连接，允许从计算机发送和接收数据。 UART 是一种可配置的接口，允许用户配置各种通信参数，如传输速率（称为波特率）、数据位数、奇偶校验、停止位和流控制。UART 也可以采用其它的通信协议，比如 RS-232 、 RS-422 和 RS-485 。

可参考Arduino的串口例程：
Arduino 串口发送与接收应用小实例
 Arduino Uno 使用串口控制舵机角度

ESP32 的默认串口

ESP32 提供了三个工作在 3.3V TTL 电平的通用同步接收器和发送器 (UART) 端口，例如 UART0、UART1 和 UART2。这三个串行接口是硬件支持的。它们每个都暴露 4 个引脚：RX、TX、RTS 和 CTS。然而，Arduino IDE 仅使用 RX 和 TX 引脚。

默认情况下，只能使用 UART0 和 UART2。要使用 UART1，我们必须重新定义引脚，因为 UART1 的默认引脚（例如 GPIO9 和 GPIO10）在内部连接到 SPI 闪存。此外，在某些 ESP32 板上，它们甚至暴露在引出线头上。因此，如果不在 Arduino IDE 中重新分配管脚，我们不能直接使用 UART1。

下表指定了 ESP32 中可用的三个 UART 端口中每个端口的 RX 和 TX 引脚。

UART序号	Rx PIN	Tx PIN	是否可用
UART0	GPIO3	GPIO1	是
UART1	GPIO9	GPIO10	是，但与SPI flash相关联需要重新定义
UART2	GPIO16	GPIO17	是

ESP32引脚参考大全：
https://lingshunlab.com/book/esp32/esp32-pinout-reference

代码提点

1，加载「HardwareSerial.h」硬串口库

#include <HardwareSerial.h>

2，创建一个HardwareSerial实例对象

HardwareSerial SerialPort(1); // use UART1

3，初始化SerialPort

在void setup中初始化「SerialPort」

// 初始化串口，并重新定义引脚 
// 参数包括串行通信的波特率、串行模式、使用的 RX 引脚和 TX 引脚。
SerialPort.begin(15200, SERIAL_8N1, 4, 2);

如果使用 UART1，我们将按如下方式对其进行初始化：

这里需要注意的重要一点是，作为 UART1 TX 和 RX 引脚的一部分的 GPIO 引脚 9 和引脚 10 在内部连接到闪存。此外，这些引脚在 ESP32 开发板上也不可用。因此，我们必须重新分配 UART1 的引脚以进行串行通信。幸运的是，ESP32 开发板能够使用几乎所有 GPIO 引脚进行串行连接。这里我们将 GPIO4 重新分配为 RX 引脚，将 GPIO2 重新分配为 TX 引脚。

4，使用SerialPort

在代码的其他地方，如果使用Serial的方法一样使用自定义的硬串口SerialPort，同样具有read，wirte，print，printle等等的串口方法和属性。

...
// 和其他串口使用方法一样，可以read，write，print
SerialPort.println("hello lingshunlab.com");
...

完整代码

// welcome to lingshunlab.com

#include <HardwareSerial.h> // 加载库

HardwareSerial SerialPort(1); // 使用UART1

void setup()  
{
  //初始化串口，并重新定义引脚 
  // 参数包括串行通信的波特率、串行模式、使用的 RX 引脚和 TX 引脚。
  SerialPort.begin(115200, SERIAL_8N1, 4, 2); 
}

void loop()
{
  ...
  // 和其他串口使用方法一样，可以read，write，print
  SerialPort.println("hello lingshunlab.com");
  ...
}