全志H616开发学习笔记（五）：串口开发与综合应用

串口开发与综合应用

Linux原生串口开发

首先实现一个自定义的uartTool.c替代wiringPi.c，主要实现三个方法：串口打开、数据发送和数据接收，照例使用两个不同线程分别进行发送和接收：

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <stdarg.h>
#include <string.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include "wiringSerial.h"

char searialGetchar(const int fd)
{
	char x;
	if(read(fd,&x,1) != 1)
		return -1;
	return x;
}

int mySerialOpen(const char *device, const int baud){
    struct termios options ;
    speed_t myBaud ;
    int     status, fd ;

    switch(baud)
    {
      case    9600:	myBaud =    B9600 ; break ;
      case  115200:	myBaud =  B115200 ; break ;
      default:
        return -2 ;
    }

    if((fd = open(device, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY | O_NONBLOCK)) == -1) return -1 ;

    fcntl(fd, F_SETFL, O_RDWR) ;

    tcgetattr(fd, &options) ;//第一步，获取句柄fd的配置结构体

    cfmakeraw(&options);//第二步，设置此配置结构体的选项
    cfsetispeed(&options, myBaud) ;//进波特率
    cfsetospeed(&options, myBaud) ;//出波特率
    options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD) ;
    options.c_cflag &= ~PARENB ;//奇偶校验位，不常使用
    options.c_cflag &= ~CSTOPB ;//停止位，一般一位
    options.c_cflag &= ~CSIZE ;
    options.c_cflag |= CS8 ;//数据位，一般为八位
    options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG) ;
    options.c_oflag &= ~OPOST ;

    options.c_cc[VMIN]  =   0 ;
    options.c_cc[VTIME] = 100 ;	// Ten seconds (100 deciseconds)

    tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);//第三步，通过配置结构体设置fd（串口通信实例）的属性

    ioctl(fd, TIOCMGET, &status);//获取并设置控制字，将其传给内核
    status |= TIOCM_DTR ;
    status |= TIOCM_RTS ;
    ioctl(fd, TIOCMSET, &status);
    
    usleep(10000) ;	// 10mS
    return fd ;  
}
int mySerialSendStr(const int fd, const char *s){
    int ret;
    ret = write(fd, s, strlen (s));
    if(ret < 0) {
        printf("Serial Puts Error\n");
    }
}

int mySerialGetStr(const int fd, char *buffer){
    int n_read;
    n_read=read(fd,buffer,32);
    return n_read;
}

然后编写一个测试文件uartTest.c：

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <stdarg.h>
#include <string.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include "uartTool.h"
int fd;

void* readSerial()
{
    char buffer[32];
    while(1){
        memset(buffer, '10',sizeof (buffer));
        mySerialGetStr(fd, buffer);
        printf("GET: %s\n" ,buffer);
    }
}
void* sendSerial()
{
    char buffer[32];
    while(1){
        memset(buffer, '10',sizeof (buffer));
        scanf("%s" ,buffer);
        mySerialSendStr(fd, buffer);
    }
}

int main(int argc, char **argv){
    char deviceName[32] = {'\0'};
    pthread_t readt;
    pthread_t sendt;
    if(argc < 2){
        printf("uage:%s /dev/ttyS?\n",argv[0]);
        return -1;
    }
    
    strcpy(deviceName,argv[1]);
    if( (fd=mySerialOpen(deviceName,115200)) == -1){
        printf( "open %s error\n",deviceName);
        return -1;
    }
    
    pthread_create(&readt,NULL,readSerial,NULL);
    pthread_create(&sendt,NULL,sendSerial,NULL);
    while(1){
        sleep(10);//sleep需包含头文件unistd.h
    }
}

使用gcc uartTest.c uartTool.c -lpthread进行编译，使用串口助手进行测试，与wiringPi库实现的效果一致。

串口综合应用

——语音模块数据交互（语音指令刷抖音）

原理认识与固件准备

首先看一下整体原理图：

语音模块通过串口连接到香橙派开发板，开发板再通过USB数据线连接安卓手机（提前打开抖音）；当人发出语音指令（上一个、下一个、点赞、收藏等）时，语音模块识别指令并传递给开发板，开发板获得识别结果，再通过adb指令向安卓手机发送控制命令，从而实现语音刷抖音

至于语音模块识别声音指令的具体过程，需要涉及语音的算法、一些驱动知识等，目前阶段还没有学习的必要，也没有那个学习成本，因此我们借助一个第三方开发平台：智能公元（一个AIOT快速产品化平台）自动生成语音识别的软件模块。

进入官网注册账号后点击创建产品，任意选择产品类别如RGB灯，纯离线方案+SU-03T模组，确认后进入语音SDK配置界面。这一步主要配置唤醒词、触发行为、发送数据等

  • Pin脚配置，注意7、8号口的功能配置为Uart串口通信：
  • 离线命令词与应答语定义：

  • 应答控制详情，这里我们选择“输出”行为并设置每条应答时通过串口发送十六进制数据，比如“Next”就发送“98 4E”，“Quit”就发送“98 51”。

  • 设置好产品后，生成语音SDK并下载，解压资源包进入image_demo/Hummingbird-M-Update-Tool，找到UniOneUpdateTool.exe，稍后我们将借助其实现烧录

  • 将语音模块通过USB-TTL转接线连接到串口（接线参考：语音模块B6作接收连接转接线TX，B7作发送连接转接线RX，语音模块VCC接转接线的5V口，GND接GND），

  • 打开上面所述烧录工具，选择正确的语音文件，点击烧录（烧录过程前需给模块先断电再上电），等待半分钟左右即可完成

语言测试与语音指令识别流程框架

我们将烧录好的语音模块通过TXD.5和RXD.5连接至开发板，上电后就能听到模块的欢迎语。我们再使用前面开发的uarTest.c、uartTool.c、uartTest.h编译生成测试文件，然后使用./a.out /dev/ttyS5打开串口查看语音模块的输出：

可以看到虽然有出书，但我们只能够看到前一个字符，整体是乱码的。

我们将其进行修改让它显示出我们想要的指令。还是参考WiringPi官方库中的代码：

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char mySerialGetChar(const int fd)
{
    char x;
    if(read(fd,&x,1) != 1)
        return -1;
    return x;
}

相应地优化、精简指令控制函数 ：

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/*uartTest.c*/
void* readSerial()
{
    //char buffer[32];
    char cmd;
    while(1){
        cmd = mySerialGetChar(fd);
        printf("GET->0x%c\n",cmd);
        switch(cmd){
            case 'N':
                printf("next\n");//do something
                break;
            case 'P':
                printf("previous\n");//do another thing
                break;
            case 'D':
                printf("Double\n");//do other thing
                break;
            case 'Q':
                printf("Quit\n");
                break;
            default:
                break;
        }
    }
}
int main(int argc, char **argv)
{
    char deviceName[32] = {'\0'};
    pthread_t readt;
    if(argc < 2){
        printf("uage:%s /dev/ttyS?\n",argv[0]);
        return -1;
    }
    strcpy(deviceName, argv[1]);
    if( (fd = myserialOpen(deviceName, 115200)) == -1){
        printf("open %s error\n",deviceName);
        return -1;
    }
    pthread_create(&readt, NULL, readSerial,NULL);
    while(1){
        sleep(10);
    }
}

接下来，我们就根据此uartTest运行过程中的输出，来控制手机（上方运行效果图略）。

安卓手机连接Linux系统以及adb指令测试

使用usb数据线将安卓手机连接至开发板。如果正常的话使用dmesg命令应该能够看到如下信息：

可以看到我的手机被识别为MI 9，但要想控制手机仅在普通命令行是无法实现的。我们还需要借助一些工具

  • 安装adb(Android Debug Bridge)。由于安卓手机底层也是基于Linux内核，所以我们直接在开发板上命令行安装adb即可
  • 安卓手机允许**USB调试**，此项功能需开启手机的开发者选项才能找到
  • 允许USB调试后开启USB调试（安全设置）
  • 有的手机可能会遇到insufficient permissions for device的问题，解决方法就是在/etc/udev/rules.d目录下，新建一个权限文件，内容为：SUBSYSTEM=="usb"，ENV{DEVTYPE}=="usb_device",MODE="0666"，改文件为usb连接的设备都开启了666权限

此时我们使用adb devices就可看到我们的设备，并可使用adb shell创建一个控制终端。

在此界面，我们执行的命令就真正能传到手机了。

关于adb操作安卓手机，模拟操作，一般有这么几种类型：

  • 模拟屏幕滑动，adb shell input swipe 540 1300 540 500 100 ,表示从坐标点(540,1300)用100ms滑动到坐标点(540,500)，其他方向滑动类似
  • 屏幕点击，adb shell input tap 350 1050 & input tap 350 1050
  • 锁屏，adb shell input keyevent 26 ，这里是利用了手机的事件event
程序与adb命令整合

我们借助system函数，在上面的程序中收到语音模块的输出的时候，将switch语句处的各个case替换为system函数调用即可：

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……
void* readSerial()
{
	char cmd;
	while(1){
		cmd = mySerialGetChar(fd);
		switch(cmd){
			case 'N':
				system("adb shell input swipe 540 1300 540 500 100");
				break;
			case 'P':
				system("adb shell input swipe 540 500 540 1300 100");
				break;
			case 'D':
				system("adb shell \"seq 3 | while read i;do input tap 350 1050 & input tap 350 1050 & sleep 0.01;done;\"");
				break;
			case 'Q':
				system("adb shell input keyevent 26");
				break;
		}
	}
}
……

最终效果：能够识别我们的语音命令并相应执行到我们的手机上。

嵌入式开发
#Linux #嵌入式 #全志H616 #Orangepi #串口
全志H616开发学习笔记（五）：串口开发与综合应用
https://dockingyuan.top/2022/12/09/OrangePiZero2/5-串口开发与综合应用/
作者
Yuan Yuan
发布于
2022年12月9日
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