【GD32H757Z海棠派開發(fā)板使用手冊(cè)】第十講 USART-中斷串口收發(fā)實(shí)驗(yàn)
10.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
通過本實(shí)驗(yàn)主要學(xué)習(xí)以下內(nèi)容：
- 使用中斷進(jìn)行串口收發(fā)
10.2實(shí)驗(yàn)原理
10.2.1串口寄存器介紹
串口有幾個(gè)非常重要的寄存器需要讀者理解。
數(shù)據(jù)接收寄存器（USART_RDATA）
數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器（USART_RDATA）
發(fā)送時(shí)，除了發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器，還有一個(gè)移位寄存器，當(dāng)數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寄存器中，移位寄存器空閑的情況下，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)寄存器中轉(zhuǎn)移到移位寄存器，移位寄存器按照低bit——高bit的順序?qū)?shù)據(jù)移位到IO口上。
接收時(shí)，接收到的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)接收寄存器中，CPU或DMA可以從該寄存器中讀接收到的數(shù)據(jù)。
狀態(tài)寄存器（USART_STAT ）
我們需要特別理解TBE、TC、RBNE、IDLE、OREE這幾位。
- TBE（發(fā)送空）：這個(gè)位置“1”表示現(xiàn)在可以往數(shù)據(jù)寄存器中寫數(shù)據(jù)了，當(dāng)移位寄存器空閑時(shí)，寫入到數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)則會(huì)轉(zhuǎn)移到移位寄存器中，串口開始對(duì)外發(fā)送數(shù)據(jù)；
- TC（發(fā)送完成）：發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器和移位寄存器都為空時(shí)，表示所有的數(shù)據(jù)都已經(jīng)完成了，則TC置“1”，所以當(dāng)連續(xù)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，最后一個(gè)字節(jié)從移位寄存器中發(fā)送完，TC才會(huì)置起。
- RBNE（接受非空）：當(dāng)串口接受到一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，RBNE置“1”，此時(shí)CPU可以去數(shù)據(jù)寄存器中取數(shù)據(jù)，當(dāng)使用了DMA接受，DMA自動(dòng)將數(shù)據(jù)寄存器中數(shù)據(jù)搬走，當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)被讀走/搬走，RBNE位自動(dòng)清“0”；
- IDLE（空閑）：該標(biāo)志位用于檢測(cè)接受空閑，當(dāng)串口接受最后一個(gè)字節(jié)后，再往后一個(gè)字節(jié)時(shí)間內(nèi)，沒有接受到新的數(shù)據(jù)，則該位置“1”；
IDLE一般用于串口DMA接受中，DMA接受中，MCU無法知道發(fā)送方的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，所以可以通過判斷IDLE位（或IDLE中斷）來判斷發(fā)送方一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束了。 |
5. OREE（溢出錯(cuò)誤）：當(dāng)RBNE置位的情況，又接收到一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，則OREE位置“1”。
以上就是串口寄存器的介紹。本實(shí)驗(yàn)就是使用TBE中斷和RBNE中斷來實(shí)現(xiàn)中斷收發(fā)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)原理是RBNE中斷用來接受數(shù)據(jù)，IDLE中斷用于判斷發(fā)送方數(shù)據(jù)結(jié)束，TBE中斷用于發(fā)送數(shù)據(jù)。
10.3硬件設(shè)計(jì)
本實(shí)驗(yàn)使用P1接口的PA9和PA10實(shí)現(xiàn)串口功能，硬件設(shè)計(jì)請(qǐng)見上一章。
10.4代碼解析
10.4.1串口中斷發(fā)送函數(shù)
在driver_uart.c中定義了串口中斷發(fā)送函數(shù)：
| C Drv_Err driver_uart_int_transmit(typdef_uart_struct *uartx,uint8_t *pbuff,uint16_t length) { __IO uint64_t timeout = driver_tick; while(uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.SendState==1){ if((timeout+UART_TIMEOUT_MS) <= driver_tick) { ????????????? uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.SendState=0; return DRV_ERROR; } } uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.SendSuccess=0; uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.SendState=1; uartx->uart_control.p_Send=pbuff; uartx->uart_control.SendSize=length; uartx->uart_control.SendCount=0; usart_flag_clear(uartx->uart_x,USART_FLAG_TC); usart_interrupt_enable(uartx->uart_x,USART_INT_TBE); return DRV_SUCCESS; } |
10.4.2串口中斷接受函數(shù)
在driver_uart.c中定義了串口中斷接受函數(shù)：
| C Drv_Err driver_uart_int_receive(typdef_uart_struct *uartx,uint8_t *pbuff,uint16_t length) { __IO uint64_t timeout = driver_tick; while(uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecState==1){ if((timeout+UART_TIMEOUT_MS) <= driver_tick) { ????????????? uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecState=0; return DRV_ERROR; } } if(usart_flag_get(uartx->uart_x,USART_FLAG_ORERR)) { usart_flag_clear(uartx->uart_x,USART_FLAG_ORERR); } uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecSuccess=0; uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecState=1; uartx->uart_control.p_Rec=pbuff; uartx->uart_control.RecSize=length; uartx->uart_control.RecCount=0; usart_flag_clear(uartx->uart_x,USART_FLAG_IDLE); usart_interrupt_enable(uartx->uart_x,USART_INT_RBNE); usart_interrupt_enable(uartx->uart_x,USART_INT_IDLE); return DRV_SUCCESS; } |
10.4.3main函數(shù)實(shí)現(xiàn)
以下為main函數(shù)代碼：
| C int main(void) { //延時(shí)、共用驅(qū)動(dòng)部分初始化 driver_init(); //初始化UART為中斷模式，注冊(cè)接受完成（IDLE）回調(diào)函數(shù) BOARD_UART.uart_mode_tx=MODE_INT; BOARD_UART.uart_mode_rx=MODE_INT; BOARD_UART.uart_idle_callback=user_receive_complete_callback; bsp_uart_init(&BOARD_UART); bsp_led_init(&LED2); bsp_led_init(&LED1); bsp_led_on(&LED2); bsp_led_off(&LED1); //使能UART中斷 nvic_irq_enable(USART0_IRQn,2,0); delay_ms(100); printf_log("uart interrupt mode sends and receives loopback packets of indefinite length.\r\n"); //啟動(dòng)UART中斷接受，最長(zhǎng)100byte driver_uart_int_receive(&BOARD_UART,uart_rec_buff,100); while (1) { //查詢到接受完成回調(diào)函數(shù)標(biāo)志 if(uart_receive_complete_flag==SET) { uart_receive_complete_flag=RESET; //啟動(dòng)中斷方式發(fā)送剛接受到的數(shù)據(jù) driver_uart_int_transmit(&BOARD_UART,uart_send_buff,uart_receive_count); printf_log("\r\n The received data is %s\r\n",uart_send_buff); memset(uart_send_buff,0,100); } } } |
本例程main函數(shù)首先進(jìn)行了延時(shí)函數(shù)初始化，再初始化UART為中斷模式，接著配置串口BOARD_UART，開啟串口中斷NVIC，這里使用到了IDLE中斷，TBE中斷和RBNE中斷，然后配置串口D中斷接受，最長(zhǎng)100個(gè)字節(jié)，所以我們可以給串口發(fā)送100個(gè)字節(jié)以下長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。在while（1）循環(huán)中循環(huán)查詢uart_receive_complete_flag標(biāo)志位，當(dāng)該標(biāo)志位為“SET”時(shí)，表示IDLE中斷被觸發(fā)，一幀數(shù)據(jù)接受完，最后將接收到的幀數(shù)據(jù)通過中斷發(fā)送方式原封不動(dòng)發(fā)送到串口上。
10.4.4中斷函數(shù)
在bsp_uart.c中定義了串口中斷處理函數(shù)
| C void USART0_IRQHandler(void) { driver_uart_int_handler(&BOARD_UART); } |
在driver_uart.c中定義了driver_uart_int_handler函數(shù)：
| C Drv_Err driver_uart_int_handler(typdef_uart_struct *uartx) { Drv_Err uart_state=DRV_SUCCESS; if(usart_interrupt_flag_get(uartx->uart_x,USART_INT_FLAG_RBNE)!=RESET) { if(uartx->uart_control.RecCount < uartx->uart_control.RecSize){ uartx->uart_control.p_Rec[uartx->uart_control.RecCount]=usart_data_receive(uartx->uart_x); uartx->uart_control.RecCount++; } else{ usart_data_receive(uartx->uart_x); uart_state=DRV_ERROR; //err 溢出 } if(uartx->uart_rbne_callback!=NULL){ uartx->uart_rbne_callback(uartx); } //callback if(uartx->uart_control.RecCount == uartx->uart_control.RecSize){ uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecSuccess=1; uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecState=0; uartx->uart_control.RecCount=0; } } if(usart_interrupt_flag_get(uartx->uart_x,USART_INT_FLAG_IDLE)!=RESET) { usart_interrupt_flag_clear(uartx->uart_x,USART_INT_FLAG_IDLE); if( (uartx->uart_mode_rx==MODE_INT && uartx->uart_control.RecCount>0) \ ||(uartx->uart_mode_rx==MODE_DMA && dma_transfer_number_get(uartx->uart_rx_dma->dmax,uartx->uart_rx_dma->dma_chx)!=uartx->uart_control.RecSize)) { uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecSuccess=1; uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecState=0; if(uartx->uart_mode_rx==MODE_DMA){ uartx->uart_control.RecCount=uartx->uart_control.RecSize-dma_transfer_number_get(uartx->uart_rx_dma->dmax,uartx->uart_rx_dma->dma_chx); } //callback if(uartx->uart_idle_callback!=NULL){ uartx->uart_idle_callback(uartx); } } } if(usart_interrupt_flag_get(uartx->uart_x,USART_INT_FLAG_TBE)!=RESET) { usart_data_transmit(uartx->uart_x,uartx->uart_control.p_Send[uartx->uart_control.SendCount]); uartx->uart_control.SendCount++; if(uartx->uart_tbe_callback!=NULL){ uartx->uart_tbe_callback(uartx); } if(uartx->uart_control.SendCount >= uartx->uart_control.SendSize) { uartx->uart_control.SendCount=0; usart_interrupt_disable(uartx->uart_x, USART_INT_TBE); usart_interrupt_enable(uartx->uart_x, USART_INT_TC); } } if(usart_interrupt_flag_get(uartx->uart_x,USART_INT_FLAG_TC)!=RESET) { usart_interrupt_disable(uartx->uart_x, USART_INT_TC); usart_flag_clear(uartx->uart_x,USART_FLAG_TC); if( !(uartx->uart_mode_rx==MODE_DMA && dma_transfer_number_get(uartx->uart_tx_dma->dmax,uartx->uart_tx_dma->dma_chx)!=0) ) { uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.SendSuccess=1; uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.SendState=0; if(uartx->uart_tc_callback!=NULL){ uartx->uart_tc_callback(uartx); } uartx->uart_control.SendCount=0; } } if(usart_flag_get(uartx->uart_x,USART_FLAG_ORERR)==SET) { usart_flag_clear(uartx->uart_x,USART_FLAG_ORERR); uart_state=DRV_ERROR; } return uart_state; } |
10.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果
使用串口調(diào)試助手發(fā)送一幀數(shù)據(jù)到MCU，MCU會(huì)將這幀數(shù)據(jù)回發(fā)到串口調(diào)試助手中。
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