介绍
黄山派的每个 GPIO 都支持串口功能，只需要设置pinmux之后即可初始化IO，后续操作外设即可。我们此例程中用到了 uart2，在采用 RT-Thread 操作系统时，uart2 外设会虚拟成了一个 rt_device 来进行读写操作，此时需要确认工程编译所在路径下 rtconfig.h 文件中是否包含了下面 3 个宏：
c
#define BSP_USING_UART 1
#define BSP_USING_UART2 1
#define BSP_UART2_RX_USING_DMA 11
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只有包含了上面三个宏，在rt_hw_usart_init函数中才会通过rt_hw_serial_register函数注册"uart2这个rt_device，后面该设备才能rt_device_find和rt_device_open成功。
如果缺失上面三个宏，就需要通过menuconfig如下命令进行打开(注意：缺失可能并不会报出错误，若配置串口没有信息打印请及时查看是否打开)
终端执行 scons --board=sf32lb52-lchspi-ulp --menuconfig 后，使用⇧和⇩方向键在不同菜单项间移动，按Enter键进入子菜单，进On-chip Peripheral RTOS Drivers->Enable UART ，选择uart2和rx dma，保存并退出menuconfig。如下下图所示：
函数定义
读取设备
该函数将从设备读取数据。
c
rt_size_t rt_device_read ( rt_device_t dev,
rt_off_t pos,
void * buffer,
rt_size_t size
)1
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函数参数和返回值含义如下：
参数：
- dev 设备句柄
- pos 读取的偏移量
- buffer 用于保存读取数据的数据缓冲区
- size 缓冲区的大小
- 返回 成功返回实际读取的大小，如果是字符设备，返回大小以字节为单位，如果是块设备，返回的大小以块为单位；失败则返回0。
无等待获取信号量
当用户不想在申请的信号量上挂起线程进行等待时，可以调用该函数以无等待方式获取信号量
c
rt_err_t rt_sem_trytake ( rt_sem_t sem )1
函数参数和返回值含义如下：
参数：
- sem 信号量对象的句柄
- 返回 RT_EOK 成功获得信号量；RT_ETIMEOUT 获取失败
写设备
该函数将向设备写入数据。
c
rt_size_t rt_device_write ( rt_device_t dev,
rt_off_t pos,
const void * buffer,
rt_size_t size
)1
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函数参数和返回值含义如下：
参数：
- dev 设备句柄
- pos 写入的偏移量
- buffer 要写入设备的数据缓冲区
- size 写入数据的大小
- 返回 成功返回实际写入数据的大小，如果是字符设备，返回大小以字节为单位；如果是块设备，返回的大小以块为单位；失败则返回0。
设置设备接收回调函数
此函数将设置设备接收回调函数。该函数的回调函数由调用者提供。 当硬件设备接收到数据时，会回调这个函数并把收到的数据长度放在size参数中传递给上层应用。 上层应用线程应在收到指示后，立刻从设备中读取数据。
c
rt_err_t rt_device_set_rx_indicate ( rt_device_t dev,
rt_err_t(*)(rt_device_t dev, rt_size_t size) rx_ind
)1
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函数参数和返回值含义如下：
参数：
- dev 设备句柄
- rx_ind 回调函数
- 返回 RT_EOK
初始化信号量
该函数将初始化信号量并将其置于内核管理器的控制之下。
c
rt_err_t rt_sem_init ( rt_sem_t sem,
const char * name,
rt_uint32_t value,
rt_uint8_t flag
)1
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函数参数和返回值含义如下：
参数：
- sem 指定的信号量对象句柄
- name 信号量的名称
- value 信号量初始化时的值
- flag 信号量的标志位，它可以取值：RT_IPC_FLAG_FIFO或RT_IPC_FLAG_PRIO
- 返回 RT_EOK 成功
启动线程
此函数将启动一个线程并将其放入系统就绪队列
c
rt_err_t rt_thread_startup ( rt_thread_t thread )1
函数参数和返回值含义如下：
参数：
- thread 被要被启动的线程句柄
- 返回 成功 RT_EOK, 失败 RT_ERROR
程序讲解
串口初始化函数
int uart2_init(void)部分内容讲解:
先后rt_device_find,rt_device_control,rt_device_open分别查找、配置和打开uart2设备
c
//前置准备
#define DBG_TAG "uart2" // 当前模块的日志标签为 "uart2"
#define DBG_LVL DBG_LOG //日志输出级别为 LOG 级别
#include <rtdbg.h> // 包含 RT-Thread 的日志系统支持
#define UART_DEMO_NAME "uart2" //uart设备名称
#define ONE_DATA_MAXLEN 256 //单次最大接收数据长度为 256 字节
static rt_device_t g_uart_device = RT_NULL;//用于存储找到的设备
static struct rt_semaphore rx_sem;//一个信号量，用于通知主线程接收到数据
static uint8_t data[ONE_DATA_MAXLEN] = { 0 };//一个静态缓冲区，用于存储从 UART 接收的数据1
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查找设备
以一定的模式(如：以DMA模式)打开设备，先注册接收回调函数并创建接收线程，将线程打开
c
//串口初始化函数
void uart2_init(void)
{
g_uart_device = rt_device_find(UART_DEMO_NAME);//查找uart2设备
if (!g_uart_device)
{
LOG_E("find %s failed!\n", UART_DEMO_NAME);
return RT_ERROR;
}
{ //单独括起来限制err的作用域，防止后续代码同名变量影响
rt_err_t err;
struct serial_configure config = RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT; // 使用默认uart配置
config.baud_rate = 1000000; // 修改波特率
err = rt_device_control(g_uart_device, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &config);//应用上述的配置
LOG_D("uart device config %d", err);
}
rt_sem_init(&rx_sem, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);//初始化信号量为0
// 尝试以 DMA 模式打开设备
rt_err_t open_result = rt_device_open(g_uart_device, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX);
if (open_result == -RT_EIO)// 如果不支持 DMA，则使用中断模式
{
rt_device_open(g_uart_device, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
}
/* 设置接收回调函数 */
rt_device_set_rx_indicate(g_uart_device, uart_rx_ind);
/* 创建接收线程 */
rt_thread_t thread = rt_thread_create("g_uart_device",
serial_rx_thread_entry,
RT_NULL,
3 * 1024, // 线程栈大小
12, // 优先级
10); // 时间片
if (thread != RT_NULL)
{
rt_thread_startup(thread); // 启动线程
}
else
{
ret = RT_ERROR; // 线程创建失败
}
return ret;
}1
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接收回调函数
回调函数我们做释放信号量的处理，具体处理接收的数据我们用线程去处理
c
static rt_err_t uart_rx_ind(rt_device_t dev, rt_size_t size)//接收回调函数，当接收到数据时被调用
{
if (size > 0)
{
rt_sem_release(&rx_sem); // 释放信号量，唤醒接收线程
}
return RT_EOK;
}1
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线程入口函数
线程内等待接收回调函数释放的信号量
c
static void serial_rx_thread_entry(void *parameter)//UART 接收线程入口函数
{
uint16_t count = 0; // 已接收字节数
uint8_t cnt = 0; // 每次读取的字节数
while (1)
{
// 等待接收信号量（阻塞直到有数据）
rt_sem_take(&rx_sem, RT_WAITING_FOREVER);
while (1)
{
// 从 UART 设备读取数据
cnt = rt_device_read(g_uart_device, -1, &data[count], ONE_DATA_MAXLEN);
count += cnt;
// 打印调试信息
rt_kprintf("uart_rec: cnt = %d,count = %d\n", cnt, count);
if (0 == cnt) break; // 如果没有更多数据可读，退出循环
}
rt_kprintf("rev:"); // 打印接收提示
for (uint16_t i = 0; i < count; i++)
{
rt_kprintf("%c", data[i]); // 打印接收到的字符
}
count = 0; // 清空计数器
rt_kprintf("\n"); // 换行
}
}1
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程序编写
c
#include "rtthread.h"
#include "bf0_hal.h"
#include "drv_io.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
#include "board.h"
#define DBG_TAG "uart2"
#define DBG_LVL DBG_LOG
#include <rtdbg.h>
/* uart example for RT-Thread based platform -----------------------------------------------*/
#define UART_DEMO_NAME "uart2"
#define ONE_DATA_MAXLEN 256
static rt_device_t g_uart_device = RT_NULL;
static struct rt_semaphore rx_sem;
static uint8_t data[ONE_DATA_MAXLEN] = { 0 };
/* receiving thread */
static void serial_rx_thread_entry(void *parameter)
{
uint16_t count = 0;
uint8_t cnt = 0;
while (1)
{
rt_sem_take(&rx_sem, RT_WAITING_FOREVER);
while (1)
{
cnt = rt_device_read(g_uart_device, -1, &data[count], ONE_DATA_MAXLEN);
count += cnt;
rt_kprintf("uart_rec: cnt = %d,count = %d\n", cnt, count);
if (0 == cnt) break;
}
rt_kprintf("rev:");
for (uint16_t i = 0; i < count; i++)
{
rt_kprintf("%c", data[i]);
}
count = 0;
rt_kprintf("\n");
}
}
/* uart callback function */
static rt_err_t uart_rx_ind(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
/* release the semaphore when recieve the data */
if (size > 0)
{
rt_sem_release(&rx_sem);
}
return RT_EOK;
}
static void uart_send_data(uint8_t *p_data, uint16_t length)
{
uint16_t write_len = 0;
if (g_uart_device == RT_NULL)
{
return;
}
write_len = rt_device_write(g_uart_device, 0, p_data, length);
rt_kprintf("send:");
for (uint16_t i = 0; i <= write_len; i++)
{
rt_kprintf("%c", *(p_data + i));
}
}
int uart2_init(void)
{
rt_err_t ret = RT_EOK;
/* 1, pinmux set to uart mode */
HAL_PIN_Set(PAD_PA18, USART2_RXD, PIN_PULLUP, 1);
HAL_PIN_Set(PAD_PA19, USART2_TXD, PIN_PULLUP, 1);
/* 2, find and config uart2 device */
g_uart_device = rt_device_find(UART_DEMO_NAME);
if (!g_uart_device)
{
LOG_E("find %s failed!\n", UART_DEMO_NAME);
return RT_ERROR;
}
/* config uart2 baud_rate */
{
rt_err_t err;
struct serial_configure config = RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT;
config.baud_rate = 1000000;
err = rt_device_control(g_uart_device, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &config);
LOG_D("uart device config %d", err);
}
/* Initialize the semaphore */
rt_sem_init(&rx_sem, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
//using DMA mode first
rt_err_t open_result = rt_device_open(g_uart_device, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX);
//using interring mode when DMA mode not supported
if (open_result == -RT_EIO)
{
rt_device_open(g_uart_device, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
}
/* set the callback function of recieving */
rt_device_set_rx_indicate(g_uart_device, uart_rx_ind);
/* creat the thread of g_uart_device */
rt_thread_t thread = rt_thread_create("g_uart_device", serial_rx_thread_entry, RT_NULL, 3 * 1024, 12, 10);
/* start the thread of g_uart_device */
if (thread != RT_NULL)
{
rt_thread_startup(thread);
}
else
{
ret = RT_ERROR;
}
return ret;
}
/**
* @brief Main program
* @param None
* @retval 0 if success, otherwise failure number
*/
int main(void)
{
uint8_t tx_data[ONE_DATA_MAXLEN] = {'u', 'a', 'r', 't', '2', ' ', 'd', 'e', 'm', 'o', '\n'};
rt_kprintf("Start uart demo!\n");
uart2_init();
uart_send_data(tx_data, 12);
rt_kprintf("uart demo end!\n");
while (1)
{
rt_thread_mdelay(5000);
//rt_kprintf("__main loop__\r\n");
}
return RT_EOK;
}
/************************ (C) COPYRIGHT Sifli Technology *******END OF FILE****/1
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硬件连接
- PA19软件配置为UART2的TX，连接到电脑usb转串口的RX
- PA18软件配置为UART2的RX，连接到电脑usb转串口的TX
- GND连接到usb转串口的GND，如下图所示：
例程输出结果展示:
log输出:左边为机器log，右边为电脑usb转串口端发送数据和接收数据：
注意：串口开启有两个串口，一个是代码配置电脑usb转串口的uart2,一个是自带的调试口uart1（用于验证uart2的接收能力）
log结尾收到的rev: 为接收到的电脑USB转串口TX发来的字符
注意：这里打印接收数据是用默认串口打印而不是uart2,因为uart2的发送数据功能也是例程中的一项
log
SFBL
Serial:c2,Chip:4,Package:3,Rev:3 Reason:00000080
\ | /
- SiFli Corporation
/ | \ build on Oct 23 2024, 2.2.0 build 00000000
2020 - 2022 Copyright by SiFli team
mount /dev sucess
[32m][490] I/drv.rtc: PSCLR=0x80000100 DivAI=128 DivAF=0 B=256
[0m][32m][517] I/drv.rtc: RTC use LXT RTC_CR=00000001
[0m][32m][538] I/drv.rtc: Init RTC, wake = 1
[0m][32m][565] I/drv.audprc: init 00 ADC_PATH_CFG0 0x606
[0m][32m][587] I/drv.audprc: HAL_AUDPRC_Init res 0
[0m][32m][609] I/drv.audcodec: HAL_AUDCODEC_Init res 0
[0m][32m][630] I/TOUCH: Regist touch screen driver, probe=1203a299
[0mcall par CFG1](35bb)
fc 9, xtal 2000, pll 2050
call par CFG1(35bb)
fc 9, xtal 2000, pll 2051
Start uart demo!
[796] D/uart2: uart device config 0
send:uart2 demo
uart demo end!
msh />
uart_rec: cnt = 5,count = 5
uart_rec: cnt = 0,count = 5
rev:abc1
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下面为开发板复位后电脑USB转串口发送的数据uart2 demo字符以及检验uart2是否能接收串口数据而人为发送的数据
log
uart2 demo
TX:abc1
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注意：
1、UART引脚怎么选：可以配置到任意带有PA_I2C_UART功能的IO输出UART2波形（想查询引脚复用表可在项目路径下文件中查找如：bf0_pin_const.c）
本例程演示的是外接USB转串口模块，因此引脚选择有排针引出的引脚
2、HAL_PIN_Set 最后一个参数为HCPU/LCPU选择, 1:选择HCPU,0:选择LCPU
3、HCPU的PA口不能配置为LCPU的uart外设，比如uart5,uart6输出
异常诊断
1、uart2无波形输出
- pin status 18/19命令查看对应PA18，PA19的IO状态FUNC对不对，VAL电平应该是1
log
msh />
TX:pin status 18
pin status 18
[I/TEST.GPIO] PIN 18, FUNC=4, VAL=1, DIG_IO_PU, GPIO_MODE_INPUT, irqhdr=/, arg=/
msh />
msh />
TX:pin status 19
pin status 19
[I/TEST.GPIO] PIN 19, FUNC=4, VAL=1, DIG_IO_PU, GPIO_MODE_INPUT, irqhdr=/, arg=/
msh />
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- list_device命令查看uart2设备是不是存在并且打开了
- 检查uart2配置流程是否都已生效
2、uart2波形正常，电脑串口接收不到数据
- 检测uart2输出和电脑串口连接是否正常，需要TX接RX,RX连接TX，波特率是否一致,以及引脚对应的TX,RX是否正确
- 检测硬件连接，包括uart2输出电平跟电脑uart电平是否一致
3、电脑串口发出数据，uart2出现数据接收丢失现象
- 确认串口DMA的buffer长度是否足够 #define RT_SERIAL_RB_BUFSZ 256