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# UART with RPI3 and serial plot

## UART
利用rasperberry pie的uart功能與TI MCU進行通訊，並將資料以開源專案[serialplot](https://github.com/hyOzd/serialplot)，將其可視化。

CONTENT
* The UART communication protocol
* TI MCU F28069 family UART configuration
* RPI3 UART configuration
* serialplot introduction
* Bluetooth communication

### The UART communication protocol
串列傳輸應用於cpu之間的溝通，或是CPU與終端設備(MCU)，之間的低速通訊。

#### UART and RS232
UART只是晶片內序列傳輸模組的通稱，第一個字母U的Universal表示是泛用型，你可以config它成為各種形式的序列埠，例如要不要parity check，bit rate要多少之類的。由於UART是通訊協定裡的Layer2，也就是Data Link Layer，它只定義傳送一個byte時，頭尾應該要有那些0與1護送，因此沒有定義接頭形狀，接頭的形狀與訊號準位則是定義在RS232，它是Layer1或說實體層Physical Layer。因此UART底層的實體要接哪種介面，完全看個人需求而定，你可以接RS232也可以直接導線對接。

其中接RS232與直接導線對接最大的差別在於編碼格式，RS232使用polar NRZ，直接對接的方式則使用unipolar NRZ。
這兩者最大的差別在於，當訊號直接對接時，根據兩者功率頻譜密度(PSD)的分析，直接對接時Unipolar NRZ在傳送時會消耗傳送功率，因此無法進行遠距離傳輸，因此發明了Polar NRZ的傳輸格式在功率頻譜密度(PSD)的分析中Polar NRZ省去了功率浪費可進行較長距離的傳輸。
 

#### RS485
RS485則是RS232的改良版，

### TI DSP F28069M family UART configuration

### RPI3 UART configuration
對於Raspberry Pi 3B+來說，它的UART有三種功能:
1. 供內部藍牙使用
1. 控制終端使用(serial console)
1. 與其他設備進行序列通訊(serial communication)
Raspberry Pi 3B+有兩個UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，Universal是指可以自定義傳輸格式與baud rate，Asynchronous是指不依賴CPU時鐘)，分別為PL011 UART與mini UART，PL011使用獨立的硬體(ARM PrimeCell PL011)去控制傳輸的baud rate，所以傳輸的性能與穩定度都很好，但是mini UART的baud rate是使用系統核心時脈計算出來的，只能算半軟體的URAT，就算設定到115200bps實際上只有72000bps左右而已，相較之下效能與穩定度都不足。
PL011 UART在系統中是/dev/ttyAMA0，mini UART是/dev/ttys0，Raspberry Pi 3B+有兩個序列埠口為serial0與serial1，serial0是GPIO埠口，使用GPIO 14(pin 8)與GPIO 15(pin 15)，serial1是藍芽；在系統預設中，serial0是關閉的，serial1是指向/dev/ttyAMA0，所以無論是想用序列埠口作為serial console或者與其他設備做serial communication，首先要做的是啟用serial0這個序列埠口。

sudo raspi-config

Interfacing Options並按下Enter鍵。
Serial並按下Enter鍵。
預設啟動serial interface會做為serial console使用，選擇Yes並按下Enter鍵；若要將serial interface作為通訊用則選擇No。

如果進一步希望serial0可以使用PL011(/dev/ttyAMA0)來確保穩定的傳輸，可以編輯/boot/config.txt，加上dtoverlay=pi3-miniuart-bt，若希望進一步停用藍芽可再加上dtoverlay=pi3-disable-bt。

tomtpi@raspberrypi:~ $ sudo vi /boot/config.txt


tomtpi@raspberrypi:~ $ sudo reboot
tomtpi@raspberrypi:~ $ ls -l /dev


接著透過stty指令可對gpio進行baud rate設定

tomtpi@raspberrypi:~ $ stty -F /dev/ttyAMA0 3000000 //max buad rate

透過echo指令可以透過rpi3丟封包

tomtpi@raspberrypi:~ $ echo -n "a"> /dev/ttyAMA0

一般來說baud rate都會有一定的誤差，這邊寫一個腳本去測試不同baud rate的表現。

#!/bin/bash
# Program:
#       This program test uart in your rpi3.
# History:
# 2015/07/16    VBird   First release
PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin:/usr/local/bin:/usr/local/sbin:~/bin
export PATH
stty -F /dev/ttyAMA0 1152000  #SET baud rate at 1M bits/sec
for num in $(seq 1 500)
do
        echo -n "a" > /dev/ttyAMA0
        echo -n "b" > /dev/ttyAMA0
done
exit 0

### serial plot introduction
待續

### 專案舒適度

比較neo與Giant

#### 實驗波型
CH1 DCBUS電壓
CH2 剎車電阻電流


電流迴路加上Torque observer
CH1-開關命令
CH2-馬達相電流
CH3-DC BUS電壓
巨大實驗drv8301evm+f28069+第七顆開關
可觀察到開關命令因為飛線有誤開關的情況，希望未來layout整塊的板子能改善相關情況。
馬達阻力根據腳踩情形有大小變化。
Dcbus電壓利用第七顆開關加上煞車電阻，控制在48V。

#### 觀測8秒紀錄

**TACXNEO**

**GIANT**

兩次實驗踩踏速率均約為60RPM，兩張圖均可看出兩個周期的波型約為腳踩踏一圈(左右腳各半圈)馬達的向電流情形。
TACXNEO中可觀察出在各別左右腳踩踏的兩個週期中，馬達只有半個週期有出力(下圖橘色部份）。
巨大實驗中每個周期，馬達力量從小至大再從大至小。

詳細比較兩者電流波型差異