手把手教你完成树莓派串口通信初始设置

树莓派串口通信实战：从接线到Python收发，一文搞定

你有没有遇到过这种情况——手里的树莓派连上了GPS模块，代码也写好了，可就是收不到数据？或者和Arduino对讲半天，收到的全是乱码？

别急，问题很可能出在串口配置上。

虽然树莓派自带UART硬件，但出厂默认设置却“锁死了”这个接口：系统用它当登录控制台，蓝牙又占了主串口……新手直接操作基本必踩坑。今天我们就来彻底打通这条通信链路，让你的树莓派真正“说上话”。

为什么你的树莓派串口总是不通？

先别急着写代码，咱们得搞清楚一个关键事实：

树莓派上的/dev/ttyAMA0和/dev/ttyS0不是同一个东西，性能差得远。

• /dev/ttyAMA0是 PL011 UART，硬件级、高稳定性，支持高达921600bps以上波特率；
• /dev/ttyS0是 mini-UART，依赖CPU核心频率，动态调频时容易失步，只适合低速通信；

而在树莓派3B+、4B这类带蓝牙的型号中，默认情况下：
- 蓝牙模块霸占了原本属于用户的PL011 UART（即/dev/ttyAMA0）；
- 用户能用的只剩下一个不稳定的mini-UART（变成/dev/ttyS0）；

结果就是：你明明接对了线，程序也在跑，但数据要么错乱，要么断断续续。

所以，想实现稳定可靠的树莓派串口通信，第一步不是写代码，而是把被抢走的主串口夺回来。

硬件准备：接对这三根线就够了

开始前，请确认你的接线方式正确无误。

以最常见的与Arduino通信为例：

⚠️ 特别注意：
-交叉连接！树莓派TX → 对方RX，反之亦然；
- 必须共地，否则信号无法参考；
- 树莓派GPIO仅支持3.3V逻辑电平，严禁接入5V设备（如老款Arduino Uno），否则可能烧毁IO口！

若需连接5V系统（比如传统单片机），请务必使用双向电平转换芯片（如TXS0108E或MAX3312）进行隔离保护。

四步解锁高性能串口资源

第一步：关闭串口控制台登录

系统启动时默认通过串口输出shell登录提示，这会占用UART通道。

我们用官方工具一键关闭：

sudo raspi-config

进入菜单路径：

Interface Options → Serial Port
- Would you like a login shell accessible over serial? →No
- Do you want the serial port hardware to be enabled? →Yes

这个操作会自动完成两件事：
1. 从/boot/cmdline.txt中移除console=serial0,115200
2. 在/boot/config.txt中添加enable_uart=1

前者释放了串口控制台，后者确保UART驱动始终启用。

第二步：强制释放主UART给用户使用

打开配置文件：

sudo nano /boot/config.txt

确保包含以下两行：

enable_uart=1 dtoverlay=disable-bt

解释一下这两个参数的作用：

• enable_uart=1：强制启用UART硬件，防止系统因节能而关闭；
• dtoverlay=disable-bt：禁用蓝牙服务对PL011 UART的占用，让/dev/ttyAMA0回归用户手中；

📌 小贴士：如果你还想保留蓝牙功能怎么办？
可以考虑使用外部晶振+设备树定制方案（高级玩法），但对于绝大多数串口应用场景来说，直接关掉蓝牙是最简单有效的选择。

第三步：关闭蓝牙相关服务（可选但推荐）

即使禁用了蓝牙overlay，系统仍可能尝试加载蓝牙串口服务。为避免冲突，手动关闭它：

sudo systemctl disable hciuart

然后重启：

sudo reboot

第四步：验证设备节点是否就绪

重启后，检查主串口设备是否存在：

ls /dev/ttyAMA0

如果看到输出/dev/ttyAMA0，说明成功了！

再运行一次：

dmesg | grep tty

你应该能看到类似信息：

[ 0.000000] console [tty1] enabled [ 0.000000] printk: console [tty1] disabled [ 1.234567] dev:f1: ttyAMA0 mapped to IRQ0

这表明PL011 UART已正常加载且未被抢占。

Python串口通信实战：发送与接收全解析

现在硬件通了，轮到软件登场。

我们使用轻量高效的pyserial库来操控串口。

安装依赖

pip install pyserial

编写第一个串口程序

下面这段代码不仅能发数据，还能监听回应，适用于调试任何串口设备（比如Arduino、传感器、PLC等）：

import serial import time # 配置参数 SERIAL_PORT = '/dev/ttyAMA0' # 主UART设备 BAUD_RATE = 115200 # 波特率（需与对方一致） TIMEOUT = 1 # 读取超时（秒） try: # 初始化串口 ser = serial.Serial( port=SERIAL_PORT, baudrate=BAUD_RATE, parity=serial.PARITY_NONE, # 无校验位 stopbits=serial.STOPBITS_ONE, # 1个停止位 bytesize=serial.EIGHTBITS, # 数据位长度 timeout=TIMEOUT # 设置read超时 ) print(f"✅ 已连接至 {SERIAL_PORT} @ {BAUD_RATE}bps") while True: # 发送消息 msg_out = "Hello from Pi!\n" ser.write(msg_out.encode('utf-8')) print(f"📤 发送: {msg_out.strip()}") # 检查是否有返回数据 if ser.in_waiting > 0: try: data = ser.readline().decode('utf-8').rstrip() print(f"📥 接收: {data}") except UnicodeDecodeError: print("⚠️ 接收到无效编码数据（可能是波特率不匹配）") time.sleep(1) except PermissionError: print("❌ 权限不足！请将用户加入 dialout 组：sudo usermod -aG dialout $USER") except serial.SerialException as e: print(f"🔧 串口异常：{e}") except KeyboardInterrupt: print("\n👋 用户中断，正在关闭...") finally: if 'ser' in locals() and ser.is_open: ser.close() print("🔌 串口已安全关闭")

🎯 关键点说明：

• 使用in_waiting判断缓冲区是否有数据，避免阻塞；
• 加入异常处理，防止因乱码或断开导致程序崩溃；
• 所有字符串必须.encode()后才能发送；
• 若提示权限错误，请执行：
  bash sudo usermod -aG dialout $USER
  并重新登录生效。

常见问题避坑指南

💡 进阶建议：
- 对于工业环境，建议增加光耦隔离模块防干扰；
- 多设备通信可选用USB转多串口HUB或SPI扩展芯片；
- 在生产项目中加入CRC校验、重试机制提升鲁棒性；

实际应用场景举例

想象这样一个系统：

[温湿度传感器] ↓ (串口) [Arduino Pro Mini] ↓ (串口) [树莓派] ←→ WiFi → [云平台] ↓ (存储) [本地数据库]

树莓派在这里扮演“智能网关”角色：
- 通过串口定期向MCU请求数据；
- 收集JSON格式的环境信息；
- 存入SQLite做本地缓存；
- 同时上传至阿里云IoT或MQTT服务器；

这种架构广泛应用于：
- 智能农业监控系统
- 工业设备状态采集
- 实验室数据记录仪
- 机器人主控通信中枢

而这一切的基础，正是可靠的树莓派串口通信能力。

写在最后：掌握底层，才能掌控全局

很多人觉得树莓派是个“小电脑”，插上网线就能玩AI、跑网页。但真正让它在嵌入式领域站稳脚跟的，其实是这些看似原始的接口——GPIO、I2C、SPI、UART。

尤其是串口，作为最古老也最稳健的通信方式之一，在现代IoT系统中依然不可替代。

当你学会如何干预设备树、管理服务冲突、精准配置硬件资源时，你就不再只是一个“使用者”，而是一名真正的系统开发者。

下次如果你的串口又没反应，别再盲目百度“为什么读不到数据”了。停下来问自己一句：

“我有没有真正拥有/dev/ttyAMA0的控制权？”

答案往往就在其中。

💬互动时间：你在做树莓派串口项目时踩过哪些坑？欢迎在评论区分享你的经验，我们一起排雷！