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ESP32 for Arduino 串行通信学习笔记
admin SU @ 2025-7-24 16:39:40

ESP32 for Arduino 串行通信学习笔记

一、串行通信基础

（一）串行与并行通信区别

串行通信：基于单条数据线，数据一位一位依次传输。只需少数几根线，适合低速率、远距离传输，像 ESP32 主控板通过 USB 连电脑就是串行通信，常见方式有 UART、IIC、SPI 。
并行通信：一组数据的各数据位在多条数据线上同时传输，适合短距离、高速率传输。

（二）UART 关键概念

定义：通用异步接收器/发送器，集成在主控器中，发送数据无需额外时钟信号，能节省引脚资源，还有缓冲区存通信数据。
连接：用 TX（发送端）、RX（接收端）、GND（地）信号线，设备间连接时 TX 和 RX 交叉，GND 相连。注意别把 5V 和 3.3V 设备的 UART 端口接反，会损坏设备。

二、ESP32 的 UART 接口

ESP32 有 3 个 UART 端口，在 Arduino 环境里对应名称及引脚如下： | UART 端口 | Arduino 中名称 | TX 引脚 | RX 引脚 | 特殊说明 | | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | | UART0 | Serial | 1 | 3 | 开发板 Micro USB 经 USB 转 UART 芯片（如 CH340N ）连到此端口，用于上传程序、和电脑交互 | | UART1 | Serial1 | 10 | 9 | 一般用于 Flash 读写，平时少用 | | UART2 | Serial2 | 17 | 16 | 可用于自定义串行通信场景 |

三、UART 数据发送（Arduino 函数及代码）

（一）常用函数

Serial.begin(speed, config)：初始化串口。speed 填波特率（如 115200 ，数值越大传输越快，需收发双方一致）；config 选数据位、校验位、停止位配置，默认 8N1（8 位数据位、无校验、1 位停止位），示例：Serial.begin(115200); 。
Serial.print(val) / Serial.print(val, format)：以 ASCII 码形式输出数据。val 是要输出的数据；format 对浮点数指定小数位数（默认 2 位），对整数指定进制（BIN 二进制、OCT 八进制、DEC 十进制、HEX 十六进制）。比如 Serial.print(10, BIN); 输出十进制 10 的二进制形式。
Serial.println(val) / Serial.println(val, format)：功能和 print 类似，输出后自动换行，示例：Serial.println("Hello, ESP32!"); 。
Serial.write(val) / Serial.write(str) 等：val 是字符/字符串时，功能同 print ；val 是整数时，直接输出数据本身。str 是要输出的字符串，示例：Serial.write(65); 输出 ASCII 码对应字符 A 。

（二）完整代码示例（Arduino 环境）

void setup() {
  // 初始化串口，波特率 115200，默认 8N1 配置
  Serial.begin(115200); 

  // 1. 整数的不同进制/格式输出（以数字 10 为例）
  Serial.println(10, 2);  // 尝试特定格式输出（结合函数逻辑理解结果）
  Serial.println(10, 4);  // 特定格式输出
  Serial.println(10, 16); // 特定格式输出
  Serial.println(10, 8);  // 特定格式输出
  Serial.println(10, BIN); // 输出二进制：1010
  Serial.println(10, OCT); // 输出八进制：12
  Serial.println(10, HEX); // 输出十六进制：A
  Serial.println(10, DEC); // 输出十进制：10

  // 2. 浮点数的小数位控制输出（以 3.1415926 为例）
  Serial.println("----------------"); 
  Serial.println(3.1415926, 2); // 保留 2 位小数，输出：3.14
  Serial.println(3.1415926, 3); // 保留 3 位小数，输出：3.142
  Serial.println(3.1415926, 1); // 保留 1 位小数，输出：3.1

  // 3. Serial.write 函数使用
  Serial.println("----------------"); 
  Serial.write("65"); // 输出字符串 "65"
  Serial.println(); // 换行，让输出更清晰
  Serial.write(65);  // 输出 ASCII 码 65 对应的字符 'A'
}

void loop() {
  // loop 函数里暂时没重复执行的串口发送任务，保持空循环
  delay(1000); // 延迟 1 秒，可根据需要调整或添加逻辑
}

（三）代码说明

setup 函数：程序启动时执行一次，完成串口初始化、各种格式的数据输出演示。先初始化串口，再分别用不同函数、格式输出整数和浮点数，最后用 Serial.write 演示字符/ASCII 码输出。
loop 函数：这里主要是空循环，加了 delay 避免程序无意义地快速重复运行，实际项目里可添加持续发送数据等逻辑。

四、数据格式与 ASCII 码

（一）UART 数据格式

UART 发送数据由起始位（低电平，标志数据开始传输）、数据位（7 或 8 位等，可设置，从低位开始传）、校验位（可选，用于检查数据错误）、停止位（1 或 2 位，可设置，标志数据传输结束）组成。我们编程常用 8N1 格式，就是 8 位数据位、无校验位、1 位停止位。

（二）ASCII 码作用

美国标准学会制定的单字节编码系统，解决串行通信里信息一致问题。计算机里字母、数字、符号都用 0 和 1 存储，ASCII 码规定了它们对应的 0/1 组合。比如字母 A 对应 ASCII 码 65 ，通信双方都用 ASCII 码规则，才能正确收发字符内容。

通过学习这些，就能用 ESP32 在 Arduino 环境里灵活进行 UART 串行通信啦，多动手改改代码、试试不同参数，会理解得更透彻！

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