【ODYSSEY-STM32MP157C】驱动 UART 读取传感器数据_综合

我们在上一节《【ODYSSEY-STM32MP157C】驱动 GPIO 实现呼吸灯》已经驱动 GPIO 实现呼吸灯功能，本节我们将在 Linux 上操作 STM32MP157C 的 UART2 串口与传感器进行通信，并将传感器数据打印出来。

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准备材料

Seeed：ODYSSEY-STM32MP157C 开发板
攀藤：PMS5003ST 传感器

PMS5003ST 简介

PMS5003ST 是攀藤科技的一款空气质量传感器，可以同时监测空气中颗粒物浓度（PM1.0、PM2.5、PM10）、甲醛浓度和环境温湿度。由于采用激光散射原理，因此可以连续采集，并且有较高的精度和稳定性。

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同时，传感器模块以通用数字接口形式输出，简化了控制端的开发。

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PMS5003ST 的数字接口定义如下：

管脚	功能	说明	STM32MP157C
PIN1	VCC	电源正（+5V）	④ 5V
PIN2	GND	电源负	⑥ GND
PIN3	SET	设置管脚（3.3V）
PIN4	RXD	串口接收管脚（3.3V）	⑧ PF5/USART2_TX
PIN5	TXD	串口发送管脚（3.3V）	⑩ PD6/USART2_RX
PIN6	RESET	模块复位信号（3.3V，低复位）
PIN7	NC	-
PIN8	PWM/NC	PWM输出

在本案例，我们只需要将传感器的 PIN1、PIN2、PIN4、PIN5 与 ODYSSEY-STM32MP157C 扩展接口的 pin 4、6、8、10 连接即可。

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安装 usart2 驱动

在编译之前，需要下载对应版本的内核头文件。
```
sudo apt update
sudo apt install linux-headers-$(uname -r) -y
```
注意：这一步可能需要开启代理才能完成！
下载 seeed-linux-dtoverlays 仓库，编译并安装 stm32p1 驱动。
```
git clone https://github.com/Seeed-Studio/seeed-linux-dtoverlays
```
编译、安装
```
cd seeed-linux-dtoverlays
make all_stm32mp1 CUSTOM_MOD_FILTER_OUT="jtsn-wm8960"
sudo make install_stm32mp1 CUSTOM_MOD_FILTER_OUT="jtsn-wm8960"
```
对应的 ko 文件将安装到 /lib/modules/4.19.9-stm32-r1/extra/seeed/ 目录，dtbo 文件将安装到 /lib/firmware/ 目录。
修改 /boot/uEnv.txt 文件，在该文件末尾添加一行，加载 usart2 驱动。
```
uboot_overlay_addr2=/lib/firmware/stm32mp1-seeed-usart2-overlay.dtbo
```

reboot 重启系统，可以看到系统增加了 /dev/ttySTM2 设备节点。

执行 dmesg | grep ttySTM* 查看启动信息：

[    0.000000] Kernel command line: console=ttySTM0,115200 root=/dev/mmcblk0p6 ro rootfstype=ext4 rootwait coherent_poot
[    1.060447] 4000e000.serial: ttySTM2 at MMIO 0x4000e000 (irq = 25, base_baud = 4000000) is a stm32-usart
[    1.062277] 40010000.serial: ttySTM0 at MMIO 0x40010000 (irq = 27, base_baud = 4000000) is a stm32-usart
[    1.062366] console [ttySTM0] enabled
[    1.064147] 5c000000.serial: ttySTM1 at MMIO 0x5c000000 (irq = 70, base_baud = 4000000) is a stm32-usart
[    1.064420] serial serial0: tty port ttySTM1 registered

执行 cat /proc/tty/driver/stm32-usart 查看串口驱动：

serinfo:1.0 driver revision:
0: uart:stm32-usart mmio:0x40010000 irq:27 tx:1141 rx:63 RTS|CTS|DTR|DSR|CD
1: uart:stm32-usart mmio:0x5C000000 irq:70 tx:44691 rx:2274 RTS|CTS|DTR|DSR|CD
2: uart:stm32-usart mmio:0x4000E000 irq:25 tx:0 rx:0 CTS|DSR|CD

读取传感器数据

实际上，只要我们在串口2连接上传感器，就可以通过 cat /dev/ttySTM2 获取传感器的数据了。但是，这些是二进制格式的数据，我们看不懂，因此，我们需要对其进行解析。

测试串口

我选择用 Python 来编程，首先安装 serial 和 pyserial 库。

pip3 install serial
pip3 install pyserial

之后，我们可以在 Python 交互环境中进行测试：

>>> import serial
>>> port = serial.Serial('/dev/ttySTM2', 9600)
>>> port.isOpen()
True
>>> port.close()

OK，没问题，我们就可以开始写个解析程序了！

解析数据

新建一个 show_pms5003st.py 文件，添加代码框架：

import sys
import glob
import serial
import timedev_name = '/dev/ttySTM2'
baudrate = 9600CMD_READ = bytearray([0x42, 0x4d, 0xe2, 0x00, 0x00, 0x01, 0x71])
CMD_PASS = bytearray([0x42, 0x4d, 0xe1, 0x00, 0x00, 0x01, 0x70])
CMD_ACTI = bytearray([0x42, 0x4d, 0xe1, 0x00, 0x01, 0x01, 0x71])
CMD_STAN = bytearray([0x42, 0x4d, 0xe4, 0x00, 0x00, 0x01, 0x73])
CMD_NORM = bytearray([0x42, 0x4d, 0xe4, 0x00, 0x01, 0x01, 0x74])def loop(serial):passdef main():print("Run ODYSSEY-uart demo")s = serial.Serial(dev_name, baudrate)if not s.isOpen():s.open()try:s.write(CMD_PASS)except Exception as err:print(err)finally:time.sleep(1)loop(s)s.close()if __name__ == '__main__':main()

PMS5003ST 默认进入主动模式，即传感器会周期地主动向外发送数据，因此我在打开串口之后做的第一件事就是将其设置为被动模式，由程序主动去查询数据。返回的数据格式如下：

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由于一个有效数据由两个字节构成，因此我增加了一个函数来处理：

def pms_value(hByte, lByte):return (hByte << 8 | lByte)

然后解析的重点就在 loop 函数中啦，因为每一个有效帧都是 0x42 + 0x4d 开头，所以只要识别出来，并且获取帧的长度进行解析即可。为了方便（偷懒），我没有增加状态记录，只有数据长度为 36 字节的才解析，然后进行校验，抽取有效数据并打印出来。

loop 函数代码如下：

def loop(serial):while True:serial.write(CMD_READ)start1 = serial.read(1)if (start1[0] == 0x42):start2 = serial.read(1)if (start2[0] == 0x4d):print("Is a frame")else:continueelse:continuelen1 = serial.read(1)len2 = serial.read(1)size = pms_value(len1[0], len2[0])if (size == 36):print("Is a response")resp = serial.read(size)for i in resp:print("{:x}".format(i), end=' ')print("")checksum = pms_value(resp[size-2], resp[size-1])dsum = start1[0] + start2[0] + len1[0] + len2[0]for i in range(0, size - 2):dsum = dsum + resp[i]dsum = dsum & 0xffffif (checksum != dsum):print("Checksum invalid. {} != {}".format(checksum, dsum))continuePM1_0_CF1  = pms_value(resp[0], resp[1])PM2_5_CF1  = pms_value(resp[2], resp[3])PM10_0_CF1 = pms_value(resp[4], resp[5])PM1_0_atm  = pms_value(resp[6], resp[7])PM2_5_atm  = pms_value(resp[8], resp[9])PM10_0_atm = pms_value(resp[10], resp[11])air_0_3um  = pms_value(resp[12], resp[13])air_0_5um  = pms_value(resp[14], resp[15])air_1_0um  = pms_value(resp[16], resp[17])air_2_5um  = pms_value(resp[18], resp[19])air_5_0um  = pms_value(resp[20], resp[21])air_10_0um = pms_value(resp[22], resp[23])hcho       = pms_value(resp[24], resp[25])temp       = pms_value(resp[26], resp[27])/10humi       = pms_value(resp[28], resp[29])/10version    = resp[32]errorCode  = resp[33]print("\nResponse => len: {} bytes, version: {:0>2x}, Error: {:0>2x}".format(size+4, version, errorCode))print("+-----------------------------------------------------+")print("| CF=1 | PM1.0 = {:<4d} | PM2.5 = {:<4d} | PM10 = {:<4d} |".format(PM1_0_CF1, PM2_5_CF1, PM10_0_CF1))print("| atm. | PM1.0 = {:<4d} | PM2.5 = {:<4d} | PM10 = {:<4d} |".format(PM1_0_atm, PM2_5_atm, PM10_0_atm))print("| | 0.3um = {:<4d} | 0.5um = {:<4d} | 1.0um = {:<4d} |".format(air_0_3um, air_0_5um, air_1_0um))print("| | 2.5um = {:<4d} | 5.0um = {:<4d} | 10um = {:<4d} |".format(air_2_5um, air_5_0um, air_10_0um))print("| extra | hcho = {:<4d} | temp = {:<.1f} | humi = {:<.1f} |".format(hcho, temp, humi))print("+-----------------------------------------------------+\n")time.sleep(3)

运行效果

执行 python3 show_pms5003st.py，运行情况如下：

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非常棒，我们已经得到传感器数据了，下一节我们将学习如何将这些数据上传到云端。

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