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cc2640r2f:uart [2017/09/09 12:57] wuyl |
cc2640r2f:uart [2021/06/22 23:14] |
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- | # UART 驱动 # | ||
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- | 这一节主要内容是 UART 驱动的分层实现、UART APIs 以及如何调用 UART APIs 来实现基本的串口打印。 | ||
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- | ## 概述 ## | ||
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- | UART 用于芯片和串行端口之间的数据传输。UART 驱动程序经过多层的封装简化了应用程序对 UART 外设的读写操作,应用程序开发者只需要调用封装好的驱动接口就可以操作串口进行读写了。当然 UART 也有多种操作模式,例如:阻塞、非阻塞、轮询以及文本/ | ||
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- | ## UART 驱动的分层实现 ## | ||
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- | 虽然在应用层直接调用几个驱动接口就可操作 UART 进行读写,但是在驱动程序内部从接口函数到底层硬件操作是通过了多层封装的。如图 1 所示是 UART 驱动程序的分层实现图。 | ||
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- | 图1 UART 驱动程序的分层实现 | ||
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- | ![](http:// | ||
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- | 图 1 可以看出应用程序开发者只需要直接调用中间件层的驱动接口(例如:UART_init、UART_open 等等)就可以实现 UART 驱动功能。这里的中间件层就是程序中的 UART.c 和 UART.h 所在层。这一层规范统一了应用程序的调用接口,对于 TI 不同类型的芯片平台它们在这一层给出的接口都是一样的,应用层都是调用相同的接口来实现 UART 功能。这样做的好处是增强了程序的可移植性,不管你的平台怎么换,应用程序都是不变的。 | ||
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- | 中间件层往下就是业务逻辑层,从业务逻辑层开始往下根据不同的芯片平台其接口封装实现就不尽相同了。以 CC26XX 芯片平台为例,业务逻辑层就位于 UARTCC26XX.c 和 UARTCC26XX.h 所在的层。这一层主要是调用下一层驱动库中的函数进行一些逻辑操作、实现相应驱动功能接口的封装。需要注意的是这一层封装的驱动接口函数被全部放在一个函数指针结构体中。 | ||
- | 如清单 1 所示,中间件层不直接调用这些驱动接口,而是通过一个配置文件( CC2640R2_LAUNCHXL.c )将装有驱动接口指针的结构体指针注册到 UART_config 中。 | ||
- | 如清单 2 所示,这样中间件层通过调用 UART_config 中的结构体指针就可以调用业务逻辑层的驱动接口了。 | ||
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- | 清单1 : | ||
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- | ```C | ||
- | const UART_FxnTable UARTCC26XX_fxnTable = { | ||
- | UARTCC26XX_close, | ||
- | UARTCC26XX_control, | ||
- | UARTCC26XX_init, | ||
- | UARTCC26XX_open, | ||
- | UARTCC26XX_read, | ||
- | UARTCC26XX_readPolling, | ||
- | UARTCC26XX_readCancel, | ||
- | UARTCC26XX_write, | ||
- | UARTCC26XX_writePolling, | ||
- | UARTCC26XX_writeCancel | ||
- | }; | ||
- | ``` | ||
- | |||
- | 清单2 : | ||
- | |||
- | ```C | ||
- | const UART_Config UART_config[CC2640R2_LAUNCHXL_UARTCOUNT] = { | ||
- | { | ||
- | .fxnTablePtr = & | ||
- | .object | ||
- | .hwAttrs | ||
- | }, | ||
- | }; | ||
- | ``` | ||
- | |||
- | 业务逻辑层再往下就是驱动库层( driver library ),业务逻辑层是直接调用这一层的接口函数来实现相应功能的。驱动库层位于 uart.c 和 uart.h 所在的层,这一层就开始与硬件接触,对相应寄存器操作来实现串口驱动了。 | ||
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- | ## UART 的驱动配置 ## | ||
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- | 之前提到 UART 的配置数组 UART_config[]位于相应芯片平台的配置文件中。以 CC26XX 芯片平台为例,其配置文件为 CC2640R2_LAUNCHXL.c 。如清单 3 所示,是 CC2640R2_LAUNCHXL.c 中关于 UART 的配置代码段。 | ||
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- | 清单3 :UART 的配置代码段 | ||
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- | ```C | ||
- | /* | ||
- | | ||
- | */ | ||
- | #include < | ||
- | #include < | ||
- | |||
- | UARTCC26XX_Object uartCC26XXObjects[CC2640R2_LAUNCHXL_UARTCOUNT]; | ||
- | |||
- | const UARTCC26XX_HWAttrsV2 uartCC26XXHWAttrs[CC2640R2_LAUNCHXL_UARTCOUNT] = { | ||
- | { | ||
- | .baseAddr | ||
- | .powerMngrId | ||
- | .intNum | ||
- | .intPriority | ||
- | .swiPriority | ||
- | .txPin | ||
- | .rxPin | ||
- | .ctsPin | ||
- | .rtsPin | ||
- | } | ||
- | }; | ||
- | |||
- | const UART_Config UART_config[CC2640R2_LAUNCHXL_UARTCOUNT] = { | ||
- | { | ||
- | .fxnTablePtr = & | ||
- | .object | ||
- | .hwAttrs | ||
- | }, | ||
- | }; | ||
- | |||
- | const uint_least8_t UART_count = CC2640R2_LAUNCHXL_UARTCOUNT; | ||
- | ``` | ||
- | |||
- | 可以看到 UART_config[] 数组中的元素有三个参数,分别是 `.fxnTablePtr` 、`.object` 、`.hwAttrs` 。下面分别来看一下这三个参数的意义。 | ||
- | |||
- | * ** .fxnTablePtr ** | ||
- | `.fxnTablePtr` 里面是驱动具体的实现函数。这些驱动函数就是来自业务逻辑层。它被赋值成 `UARTCC26XX_fxnTable` 的指针,这个结构体就是清单 1 中所示的业务逻辑层的驱动函数列表,在这里进行赋值配置之后,中间层的接口函数就可以链接使用它们了。 | ||
- | * ** .object ** | ||
- | `.object` 是存放 UART 的各种参数数据。例如控制参数、读写参数等。 | ||
- | * ** .hwAttrs ** | ||
- | `.hwAttrs `是存放 UART 硬件配置参数的数组。如清单 3 所示,这些硬件参数是需要在使用 UART 之前配置好的。 | ||
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- | ## UART 驱动接口函数 ## | ||
- | |||
- | 在应用程序层实现UART功能的时候能够调用中间件层的接口函数有11个。其功能,形参以及返回值如下表所示 | ||
- | 1. `void UART_init(void)` | ||
- | * 函数功能:根据配置信息对UART模块进行初始化 | ||
- | * 形参:无 | ||
- | * 返回值:无 | ||
- | * 注意事项:在调用此函数之前,UART_config参数必须配置完成,在调用该函数之后才能调用其他UART接口函数 | ||
- | |||
- | 2. `void UART_Params_init(UART_Params *params)` | ||
- | * 函数功能:将UART_Params结构体中的参数初始化为默认值 | ||
- | * 形参:`params`, | ||
- | * 返回值:无 | ||
- | * 注意事项:该函数将UART_Params结构体中的参数全部初始化为默认值,在接下来的程序中你可以根据具体应用的需要修改这些参数值 | ||
- | |||
- | 3. `UART_Handle UART_open(uint_least8_t index, UART_Params *params)` | ||
- | * 函数功能:初始化并打开指定的UART外设接口 | ||
- | * 形参:`index`UART外设接口的索引;`params`UART_Params类型的结构体指针,存放UART的相关参数 | ||
- | * 返回值:`UART_Handle`如果成功打开UART外设接口就返回该接口配置数组(UART_config)的句柄, | ||
- | |||
- | 4. `int_fast16_t UART_control(UART_Handle handle, uint_fast16_t cmd, void *arg)` | ||
- | * 函数功能:通过给定的UART_Handle来处理相应的命令事务 | ||
- | * 形参:`handle`UART_open中返回的句柄;`cmd`需要处理的命令事务;`arg`不用命令事务可能需要的不同类型的参数指针 | ||
- | * 返回值:处理特定命令返回的值,如果操作失败,会返回一个负值 | ||
- | * 注意事项:必须在UART_open调用之后才能调用此函数 | ||
- | |||
- | 5. `void UART_close(UART_Handle handle)` | ||
- | * 函数功能:关闭UART_Handle指定的UART外设接口 | ||
- | * 形参:`handle`从UART_open()中返回的UART外设接口配置数组的句柄,以此来关闭外设接口 | ||
- | * 返回值:无 | ||
- | * 注意事项:必须在UART_open()调用之后才能调用此函数,在调用该函数之前必须先调用UART_readCancel()或UART_writeCancel()分别取消正在进行的异步读取或写入 | ||
- | |||
- | 6. `int_fast32_t UART_write(UART_Handle handle, const void *buffer, size_t size)` | ||
- | * 函数功能:通过使能中断来向串口写入数据 | ||
- | * 形参:`handle`UART_open中返回的句柄;`buffer`一个只读指针,其中包含了将要写入的数据;`size`需要写入数据的字节数 | ||
- | * 返回值:返回已经写入串口的字节数,如果发生错误,则返回UART_ERROR. | ||
- | * 注意事项:在UART_MODE_CALLBACK下返回值始终为0 | ||
- | |||
- | 7. `int_fast32_t UART_writePolling(UART_Handle handle, const void *buffer, size_t size)` | ||
- | * 函数功能:利用轮询的方式写入数据,不使能中断,与UART_write()的使用是互斥的。 | ||
- | * 形参:`handle`从UART_open()中返回的UART外设接口配置数组的句柄; | ||
- | * 返回值:返回已经写入UART外设接口的字节数,如果发生错误,则返回UART_ERROR. | ||
- | * 注意事项:在所有的数据都被写入UART外设接口之前,该函数不会返回值 | ||
- | |||
- | 8. `void UART_writeCancel(UART_Handle handle)` | ||
- | * 函数功能:取消UART_write()函数调用的功能 | ||
- | * 形参:`handle`从UART_open()中返回的UART外设接口配置数组的句柄 | ||
- | * 返回值:无 | ||
- | * 注意事项:在函数只适用于在UART_MODE_CALLBACK模式下取消异步UART_write()操作。 | ||
- | |||
- | 9. `int_fast32_t UART_read(UART_Handle handle, void *buffer, size_t size)` | ||
- | * 函数功能:通过使能中断来读取UART外设接口的数据 | ||
- | * 形参:`handle`从UART_open()中返回的UART外设接口配置数组的句柄; | ||
- | * 返回值:返回从UART外设接口读取的字节数,如果发生错误则返回UART_ERROR | ||
- | * 注意事项:在**UART_MODE_BLOCKING**模式下,UART_read()会阻止任务的执行,直到缓冲区的数据被读完。在 | ||
- | |||
- | 10. `int_fast32_t UART_readPolling(UART_Handle handle, void *buffer, size_t size)` | ||
- | * 函数功能:使用轮询的方式读取数据,不使能中断,与UART_write()的使用是互斥的 | ||
- | * 形参:`handle`从UART_open()中返回的UART外设接口配置数组的句柄; | ||
- | * 返回值:返回从UART外设接口读取的字节数,如果发生错误则返回UART_ERROR | ||
- | * 注意事项:在指定的数据被读取完之前,UART_readPolling不会返回 | ||
- | |||
- | 11. `void UART_readCancel(UART_Handle handle)` | ||
- | * 函数功能:取消UART_read()函数的功能 | ||
- | * 形参:`handle`从UART_open()中返回的UART外设接口配置数组的句柄 | ||
- | * 返回值:无 | ||
- | * 注意事项:仅适用于在UART_MODE_CALLBACK模式下取消异步UART_read()函数的功能 | ||
- | |||
- | ## 利用UART串口实现数据的打印 ## | ||
- | 下面我们调用中间件层提供的UART接口来建立一个独立的线程,实现“hello world!”的串口打印。这里我们直接给出主线程的接口调用例程,如List4所示: | ||
- | List4:UART外设接口打印主线程代码实现 | ||
- | ```C | ||
- | /* | ||
- | | ||
- | */ | ||
- | #include < | ||
- | #include < | ||
- | |||
- | /* Driver Header files */ | ||
- | #include < | ||
- | |||
- | /* Example/ | ||
- | #include " | ||
- | |||
- | /* | ||
- | | ||
- | */ | ||
- | void *mainThread(void *arg0) | ||
- | { | ||
- | char input; | ||
- | const char string[] = "hello world!\r\n"; | ||
- | UART_Handle uart; | ||
- | UART_Params uartParams; | ||
- | |||
- | /* Call driver init functions */ | ||
- | UART_init(); | ||
- | |||
- | /* Create a UART with data processing off. */ | ||
- | UART_Params_init(& | ||
- | uartParams.writeDataMode = UART_DATA_BINARY; | ||
- | uartParams.readDataMode = UART_DATA_BINARY; | ||
- | uartParams.readReturnMode = UART_RETURN_FULL; | ||
- | uartParams.readEcho = UART_ECHO_OFF; | ||
- | uartParams.baudRate = 115200; | ||
- | |||
- | uart = UART_open(Board_UART0, | ||
- | |||
- | if (uart == NULL) { | ||
- | /* UART_open() failed */ | ||
- | while (1); | ||
- | } | ||
- | |||
- | UART_write(uart, | ||
- | while(1){ | ||
- | UART_read(uart, | ||
- | UART_write(uart, | ||
- | } | ||
- | } | ||
- | ``` | ||
- | 1. 我们可以看到在**mainThread**中首先调用`UART_init()`来初始化UART外设接口配置,这里的配置信息是在配置文件CC2640R2_LAUNCHXL.c中设置的,上文**UART的驱动配置**中有讲到,所以在我们调用`UART_init()`之前,必须要在CC2640R2_LAUNCHXL.c中完成所有的配置。 | ||
- | 2. 调用`UART_Params_init()`将uartParams结构体中的参数全部初始化为默认值。 | ||
- | 3. 初始化UART_Params参数后,根据需要我们可以对一些参数进行重新赋值。 | ||
- | 4. 在UART外设接口参数设置完成之后,我们就可以调用UART_open()来开启我们指定的UART外设接口了,这里我们需要指定某个定义的UART外设接口,在我们的例程中是打开的**Board_UART0**,如果指定UART外设接口打开成功,则会返回一个句柄,以后我们就通过这个句柄来执行UART外设接口的相关操作了。如果UART外设接口打开失败或者指定的UART外设接口已经被打开使用则会返回一个空指针。 | ||
- | 5. 成功打开UART外设接口之后我们就可以操作UART外设接口读写数据了,这里我们首先调用`UART_write()`将字符串`hello world!`打印出来。然后进入无限循环一直执行接收串口数据,又将串口数据打印出来的操作。 | ||
- | |||
- | 下面我们看一下如何编译,利用串口工具调试串口功能: | ||
- | 1. 新建一个`.c`文件,将该段代码拷贝到`.c`文件中,这里我们给该`.c`文件命名为`uartdebug.c`。 | ||
- | 2. 将`uartdebug.c`文件保存在`C: | ||
- | 3. 在`C: | ||
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- | ![](http:// | ||
- | |||
- | 4. 选中`uartcho.c`文件,点击右键,选择**remove**, | ||
- | 5. 在工程目录下选中`source files`文件夹,选择**Add**条目下的**Add Files...**, | ||
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- | ![](http:// | ||
- | |||
- | 6. 选中工程文件`uartecho-Debug`点击右键,选择`Rebuild All`编译工程。 | ||
- | 7. 保证已经下载了蓝牙协议栈镜像文件的调试板接入电脑,点击“编译调试”按钮,如图4所示,将程序下载到调试板中。 | ||
- | ![](http:// | ||
- | 8. 打开串口调试工具,接入相应串口,点击运行按钮,如图4所示。 | ||
- | ![](http:// | ||
- | 9. 在串口调试界面,可以看到`hello world!`被打印出来,如图5所示。 | ||
- | ![](http:// | ||
- | 10. 利用串口调试工具向串口发送字符串`test`, | ||
- | ![](http:// | ||
- | 11. 我们在程序最后的无限循环里不断在读取串口数据,并将其打印出来,上一步发送了`test`之后,字符串就会被读取然后在串口调试工具中打印出来,如图7所示。 | ||
- | ![](http:// | ||
- | 12. 至此,我们就利用串口进行了数据的收发 | ||
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