UART是一种串行、异步、全双工的通信协议，在嵌入式领域应用的非常广泛，调试阶段最基本的手段。开发者可以使用串口来调试，如获取boot log和kernel log信息。android可以通过adb，不过adb进程启动较晚，获取不到boot log信息。当bootloader加载linux时，可以通过cmdline.txt中的参数(其中115200表示传输速率，tty1表示使用的设备)把boot log输出到控制台(console)，当启动过程出现异常时，可以通过boot log进行诊断。后面debug kernel会经常用到，这里记录下配置的过程。

dwc_otg.lpm_enable=0 console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=698e33bd-02 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait  init=/usr/lib/raspi-config/init_resize.sh splash plymouth.ignore-serial-consoles

UART 类型

Raspberry Pi有2种类型的串口可供使用：PL011和mini UART。

• PL011 UART为硬件串口，是由ARM设计或授权的，具有独立的时钟源，可靠性和性能好吞吐量高，通常是建议使用该串口通信；
• mini UART和VPU(Video Processing Unit，视频处理单元)核心频率有关，当VPU核心频率变化，UART的波特率也会变化，不是特别稳定。

注：Raspberry Pi 所有串口采用的电压为3.3V，如果用5V可能会损坏。

不同型号Raspberry Pi对应的UART类型有差异：

• Raspberry Pi Zero, 1, 2 and 3

• Raspberry Pi 4 and 400

注：The Raspberry Pi 4B和400有额外新增4个PL011串口，默认是关闭的

Primary UART和Secondary UART

Primary UART：为Pi的主串口，连接到硬件引脚上：GPIO14->TXD0; GPIO15->RXD0。

Secondary UART：为Pi的辅助串口，不存在于GPIO连接器上，通常被蓝牙控制器使用。

注;GPIO引脚上使用的一定是主串口，主串口和UART类型对应关系和Pi的型号有关系。

不同型号的Pi的对应关系：

上表可以看出Raspberry Pi 4上primary为mini UART(默认关闭)，而secondary为PL011，被蓝牙使用。如果想要使用GPIO接串口板(USB转TTL)进行通信或调试，必须打开primary。可以查看/dev/设备确认：ls -l /dev/

打开primary串口步骤：

1. sudo raspi-config
2. 选择：3 - Interface Options.
3. 选择：P6 - Serial Port.
4. At the prompt Would you like a login shell to be accessible over serial? 选择： 'No'
5. At the prompt Would you like the serial port hardware to be enabled? 选择： 'Yes'

mini UART由于时钟源采用的是VPU的(依据2023-02-04官方文档解释),所以并不是固定的，这样会导致UART波特率也会变化。修改参数做如下解释：

• 如果primary UART对应的是mini UART，打开后即配置了参数enable_uart=1，那VPU的时钟默认就固定为了250MHZ，不需要特殊设置其他参数。
• 如果secondary UART对应的是mini UART，需要在/boot/config.txt设置core_freq=250来固定时钟频率。

UART接线

如果想要PC和Raspberry Pi进行串口通信或者debug，需要借助USB转TTL小板，这里采用的CH340G模块，接线如下,CH340小板输入(rx)接Pi的输出(tx)，CH340小板输出(tx)接Pi的输入(rx)，CH340小板地线tx接Pi的地线。供电可以不用接，USB可以供电。

PC端安装串口助手，我这里使用的是友善串口调试助手，

Raspberry Pi端可以通过minicom(或screen)工具与PC端进行通信，选择其中一个即可，安装命令：

sudo apt-get install minicom
sudo apt-get install screen

运行命令，启动minincom，115200为波特率，ttyS0为对应GPIO pin脚的串口设备，

sudo minicom -D /dev/ttyS0 -b115200
或
sudo screen /dev/ttyAMA0 115200

UART获取开机日志

linux虽然在启动阶段比较早的启动了UART，还是需要经过一定的时间，有些kernel启动异常无法诊断，可以通过以下2步获取更多的log信息，如start.elf debug信息：

1、在/boot/cmdline.txt设置earlycon参数来获取更早阶段的信息，添加以下信息,针对不同的PI型号设置：

注：如果型号和参数不对应，可能会导致Raspberry Pi起不来

• Raspberry Pi 4, 400：

earlycon=uart8250,mmio32,0xfe215040
earlycon=pl011,mmio32,0xfe201000

• Raspberry Pi 2, Pi 3：

earlycon=uart8250,mmio32,0x3f215040
earlycon=pl011,mmio32,0x3f201000

• Raspberry Pi 1, Pi Zero：

earlycon=uart8250,mmio32,0x20215040
earlycon=pl011,mmio32,0x20201000

2、在/boot/config.txt中添加uart_2ndstage=1，如下：

3、重启查看串口助手信息：

primary采用PL011

默认serial0为primary，serial1为secondary。而如果对串口通信性能有要求，需要更稳定，可以把serial0设置为PL011。Raspberry Pi 4B的PL011默认是被蓝牙使用，需要关闭，通过修改/boot/config.txt,，添加：dtoverlay=disable-bt或者dtoverlay=miniuart-bt。

注:上面的方式是官网给出的，文档有时效性(2023-02-04)。另外网上很多使用的是dtoverlay=pi3-miniuart-bt，尝试了下也是可以的，可能依据的是老文档。

打开UART2/3/4/5

The Raspberry Pi 4B默认有6个串口，其中没有打开，新手也可以直接通过打开其他的串口使用，就不用以上操作那么麻烦了。查看串口信息：dtoverlay -a|grep uart

查看uart的GPIO信息，如查看uart3：dtoverlay -h uart3

在/boot/config.txt中打开uart2/3/4/5：

dtoverlay=uart2
dtoverlay=uart3
dtoverlay=uart4
dtoverlay=uart5

对应关系如下,用minicom测试时注意修改dev

串口无法通信

当线接好后，串口无法通信，可以排查是否为小板问题：

把串口小板短接，输入接输出：RX <-> TX，然后在PC端通过串口助手发送命令，如果有输出的情况下，说明小板通信没问题。