CodeSys中编程实现串口通讯

第一步：Linux中启用串口设备。【以树莓派4B为例】

树莓派4B有6个串口，参考上一篇《》，在 /boot/config.txt 中添加一行，开启 uart2 功能：

  dtoverlay=uart2

重启后，查看是否有多出来一个 /dev/AMA1 设备：

$ ls -l  /dev/tty*
crw-rw---- 1 root dialout 204, 64 Jul 20 11:52 /dev/ttyAMA0
crw-rw---- 1 root dialout 204, 65 Jul 20 11:59 /dev/ttyAMA1
crw------- 1 root root      5,  3 Jul 20 11:52 /dev/ttyprintk
crw--w---- 1 root tty       4, 64 Jul 20 11:52 /dev/ttyS0

也可以config.txt 中添加多行（uart2，uart3，uart4，uart5）启动多个串口功能 （对应 ttyAMA1，ttyAMA2，ttyAMA3 和 ttyAMA4）.

可以用下面命令查看 uart2 对应的GPIO针脚映射：

# dtoverlay -h  uart2 

Name:   uart2

Info:   Enable uart 2 on GPIOs 0-3. BCM2711 only.

Usage:  dtoverlay=uart2,<param>

Params: ctsrts                  Enable CTS/RTS on GPIOs 2-3 (default off)

从输出可见，GPIO针脚为0-3， 其中针脚0和1分别为TxD和RxD，针脚2-3为流控 CTS/RTS.  此处针脚0-1为BCM编码号，物理引脚号为27-28.

第二步： 使用python代码，测试 uart2 功能是否正确

硬件接线： 将 GPIO引脚0 和 1 短接，实现自发自收。

软件测试：python控制台中，执行如下代码测试

>>> import serial
>>> ted = serial.Serial(port="/dev/ttyAMA1", baudrate=9600)
>>> ted.write("Hello World".encode("gbk"))
11
>>> ted.read(11)
b'Hello World'
>>>

能收到字串‘Hello World’表示 uart2 功能和接线均一切正常。

第三步：编辑 CodeSys 配置文件，映射 /dev/ttyAMA* 到 COMx 端口号。

在老版本的CodeSys 中，需要编辑 "/ect/CODESYSControl.cfg" 末尾添加：

[SysCom]
Linux.Devicefile = /dev/ttyUSB
portnum := COM.SysCom.SYS_COMPORT1;

这样，在codesys中指定串口号1，代表使用的设备为 /dev/ttyUSB0, 非常不直观。

从codesys v3.5 SP15 起（据说），改为在文件 /etc/CODESYSControl_User.cfg 里这么设置：

[SysCom]
Linux.Devicefile.1=/dev/ttyS0
Linux.Devicefile.2=/dev/ttyAMA1
Linux.Devicefile.4=/dev/ttyUSB0

这样， Com1 即为 ttyS0， Com2即为 ttyAMA1， Com4 即为 ttyUSB0，依次类推。支持多个串口，方便多了。

如上面设置，映射关系 uart2 --> ttyAMA1 --->  Com2, 所以codesys中指定端口号为 2 （即Com2）即可。

第四步： CodeSys中编程实现串口收发功能

     参考 youtube 上的学习视频： https://www.youtube.com/watch?v=NFREG2U07Rg

      只需参考codesys编程部分即可，代码我在他基础上又做了修改完善，

（1）程序块导入3个库： Memory， Serial Communication， Util

（2）定义部分：

PROGRAM SerialPort
VAR
    (*打开端口部分*)
	Open_0: COM.Open;
	Open_xExecute: BOOL := TRUE;   //默认打开端口
	aParams : ARRAY [1..7] OF COM.PARAMETER := [
        (udiParameterId := COM.CAA_Parameter_Constants.udiPort,             udiValue := 2),
    	(udiParameterId := COM.CAA_Parameter_Constants.udiBaudrate,         udiValue := 9600),
    	(udiParameterId := COM.CAA_Parameter_Constants.udiParity,           udiValue := INT_TO_UDINT(COM.PARITY.NONE) ),
    	(udiParameterId := COM.CAA_Parameter_Constants.udiStopBits,         udiValue := INT_TO_UDINT(COM.STOPBIT.ONESTOPBIT) ),
   		(udiParameterId := COM.CAA_Parameter_Constants.udiTimeout,          udiValue := 0),
    	(udiParameterId := COM.CAA_Parameter_Constants.udiByteSize,         udiValue := 8),
    	(udiParameterId := COM.CAA_Parameter_Constants.udiBinary,           udiValue := 0)
    ];
	hCom: CAA.HANDLE;

    (* read模块 *)
	BLINK0: BLINK;
	Read_0: COM.Read;
	bReadData : ARRAY[1..80] OF BYTE;
	read_szSize: CAA.SIZE;

	sReadData : STRING;

	(* write模块 *)
	Write_0: COM.Write;
	write_xExecute: BOOL;  //执行write操作
	bWriteData : ARRAY[1..80] OF BYTE;
	sWriteData : STRING;
	sWriteDataLast : STRING;  //上一次 Write值
END_VAR

（3）梯形图部分

先要 打开串口 （串口参数在定义部分已预设定）：

注意此处，参数 xExecute 需始终为 True，否则 会关闭串口 hCom=0 ！

读串口部分的代码：

使用 blink 定期读取，读出的内容放到数组 bReadData 中，读出长度为 read_szSize.

为了防止读入空（读出为空是常态，有内容 是少数）时 覆盖掉前面值，非空时才拷贝和更新到某个string，代码如下：

这样，仅在有新内容读出时，才更新值到 sReadData 中。末尾的 MEM.MemFill() 用于写入 string 的结束字符 '\0' .

下面到了 写串口 的部分。基本思路也是差不多，字符串中有新值时，才将 字符串内容 拷贝到 数组中用于写出，并使能一次写动作，代码如下：

之后开始真正的 串口写 动作：

代码后半行，如果写成功，就把此次内容保存到 sWriteDataLast 字串里，用于下一次比较，内容不同时才触发一次 COM.Write() 写动作。

需要注意的是，若写动作发生error，会一直卡住 不更新 sWriteDataLast，所以加上并联条件 Write_0.xError , 不管成功/Error失败 均结束此次写动作！就算写失败，想再一次尝试，也必须将 sWriteData 改为其他才能再次触发 写动作。

（4）CodeSys中测试串口读写功能

若串口正确打开， 则 hCom 的值非空，否则 hCom=0 表示失败。

blink产生的信号定时读一遍数据，有新内容显示在字串 sReadData 中；

字串 sWriteData 中的内容会通过串口写出去，只有更新 sWriteData 值的瞬间才会触发一次写操作，不管是否写出成功。

以上代码，使用 树莓派4B， Codesys 3.5.18.2 ，Codesys Control for Linux ARM64 SL 测试通过。

使用树莓派 自带的 uart2 (ttyAMA1）和  usb转ttl串口（ttyUSB0) 均测试通过。

2022年7月21日