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【瑞萨RA8D1开发板,基于M85内核的图形MCU测评】RT-Thread UART实践 [复制链接]

 
开发环境:
IDE:MKD 5.38a
开发板:CPKCOR-RA8D1B开发板
MCU:R7FA8D1BHEC332AS00

1 SCI 简介

SCI(Serial Communications Interface),串行通信接口,是串行通信技术的一种总称,包括了UART,SPI等串行通信技术。RA8D1的SCI模块是一个有6个通道的异步/同步串行接口。
SCI提供了一种灵活的方法与使用工业标准NRZ异步串行数据格式的外部设备之间进行全双工数据交换。SCI利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择。它支持同步单向通信和半双工单线通信,也支持LIN(局部互连网),智能卡协议和IrDA(红外数据组织)SIR ENDEC规范,以及调制解调器(CTS/RTS)操作。它还允许多处理器通信。使用多缓冲器配置的DMA方式,可以实现高速数据通信。
虽然SCI既可以同步又可以异步,但是常见的最常用的就是使用功能的异步功能,如果作为异步通信就是UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter),可以说,UART是SCI的子集,但是同步通信相比异步通信多了一根时钟同步信号线。
下面简单介绍下同步和异步。
在同步通讯中,收发设备双方会使用一根信号线表示时钟信号,在时钟信号的驱动下双方进行协调,同步数据,见下图。通讯中通常双方会统一规定在时钟信号的上升沿或下降沿对数据线进行采样。
220419rnccn48zvvl5p65c.png
Figure 1-1 同步通讯
在异步通讯中不使用时钟信号进行数据同步,它们直接在数据信号中穿插一些同步用的信号位,或者把主体数据进行打包,以数据帧的格式传输数据,见下图,某些通讯中还需要双方约定数据的传输速率,以便更好地同步。
220419oq8fdhwhr3a6qr4h.png
Figure 1-2 异步通讯
在同步通讯中,数据信号所传输的内容绝大部分就是有效数据,而异步通讯中会包含有帧的各种标识符,所以同步通讯的效率更高,但是同步通讯双方的时钟允许误差较小,而异步通讯双方的时钟允许误差较大。
从上面的介绍可以看出,SCI以同步方式通信需要时钟同步信号,但不需要额外的起始、停止位,可以实现更快的传输速度。但SCI控制起来更复杂,因此本文主要讲解以异步通信,也就是UART。

2 RT-Thread 的UART简介

UART和其他设备一样,应用程序通过统一的设备管理接口来访问串口硬件,相关接口如下所示:
函数 描述
rt_device_find() 查找设备
rt_device_open() 打开设备
rt_device_read() 读取数据
rt_device_write() 写入数据
rt_device_control() 控制设备
rt_device_set_rx_indicate() 设置接收回调函数
rt_device_set_tx_complete() 设置发送完成回调函数
rt_device_close() 关闭设备
关于API的详细描述请参看官网手册:
UART的主要步骤如下所示:
1.首先查找串口设备获取设备句柄。
2.配置串口参数。
3.初始化回调函数发送使用的信号量,然后以读写及中断接收方式打开串口设备。
4.设置串口设备的接收回调函数,之后发送字符串,并创建读取数据线程。
运行序列图如下图所示:
220419o338869944lq9d2l.png
上述方式是基于中断实现的,当然也可使用DMA。

3 串口硬件

串口的接口通过三个引脚与其他设备连接在一起。任何UART双向通信至少需要两个脚:接收数据输入(RX)和发送数据输出(TX)。
  • RX:接收数据串行输入。通过采样技术来区别数据和噪音,从而恢复数据。
  • TX :发送数据输出。当发送器被禁止时,输出引脚恢复到它的I/O端口配置。当发送器被激活,并且不发送数据时,TX引脚处于高电平。在单线和智能卡模式里,此I/O 口被同时用于数据的发送和接收。
220419zl8f58h5yqx8elch.png
Figure 2-1 串口硬件电路
笔者这里使用的是UART2。

4 RA8D1 UART配置

双击工程中的 RA Smart Configurator 图标,第一次打开需要配置正确的 FSP 安装路径。
220419j94b4fk7c4bn1j1v.png
220419ffughgvqfiw4vn4n.png
在配置界面里面依次打开“Pins->Peripherals->Connectivity:SCI->SCI2”配置SCI模块,配置为“Asynchronous UART”模式,并选择开发板所用的串口引脚,这里TX和RX分别接的是P801和P802引脚。
220419mr8jp577jhzi8h7h.png
Figure 3-1 串口引脚设置
接下来就是添加串口stack。
220419xhyd4d04x09h066v.png
Figure 3-2 添加串口stack步骤
接下来需要配置串口的参数。
220419n40m8x8koqh9ho99.png
Figure 3-4 串口参数设置
这里可以设置串口的参数,我这里设置串口的变量名、通道以及相应的回调函数,SCI的编号和Channel编号是一一对应的,因此需要设置为3,回调函数依据C语言命名规范任意编译一个就行。
下面配置下UART即可。
220419mtbjvrjfj5wjfo9r.png

5 UART使用实例

核心代码如下:
/**
******************************************************************************
* @File task.c
* @author BruceOu
* @version V1.0
* @date 2024-6-24
* @official Accounts 嵌入式实验楼
* @brief RTT任务
******************************************************************************
*/
/*Includes**********************************************************************/
#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <board.h>
#define SAMPLE_UART_NAME "uart2" /* 串口设备名称 */
struct serial_configure config = RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT; /* 初始化配置参数 */
/* 用于接收消息的信号量 */
static struct rt_semaphore rx_sem;
static rt_device_t serial;
/**
* @brief uart_input //接收数据回调函数
* @param dev
* size
* @retval RT_EOK
*/
static rt_err_t uart_input(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
/* 串口接收到数据后产生中断,调用此回调函数,然后发送接收信号量 */
rt_sem_release(&rx_sem);
return RT_EOK;
}
/**
* @brief serial_thread_entry
* @param parameter
* @retval None
*/
static void serial_thread_entry(void *parameter)
{
char ch;
while (1)
{
/* 从串口读取一个字节的数据,没有读取到则等待接收信号量 */
while (rt_device_read(serial, -1, &ch, 1) != 1)
{
/* 阻塞等待接收信号量,等到信号量后再次读取数据 */
rt_sem_take(&rx_sem, RT_WAITING_FOREVER);
}
/* 读取到的数据输出 */
rt_kprintf("%c",ch);
}
}
/**
* @brief thread_serial
* @param None
* @retval ret
*/
int thread_serial(void)
{
rt_err_t ret = RT_EOK;
char uart_name[RT_NAME_MAX];
char str[] = "hello RT-Thread!\r\n";
rt_strncpy(uart_name, SAMPLE_UART_NAME, RT_NAME_MAX);
/* 查找系统中的串口设备 */
serial = rt_device_find(uart_name);
if (!serial)
{
rt_kprintf("find %s failed!\n", uart_name);
return RT_ERROR;
}
/* 修改串口配置参数 */
config.baud_rate = BAUD_RATE_115200; //修改波特率为 115200
config.data_bits = DATA_BITS_8; //数据位 8
config.stop_bits = STOP_BITS_1; //停止位 1
config.parity = PARITY_NONE; //无奇偶校验位
/* 控制串口设备。通过控制接口传入命令控制字,与控制参数 */
rt_device_control(serial, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &config);
/* 初始化信号量 */
rt_sem_init(&rx_sem, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
/* 以中断接收及轮询发送模式打开串口设备 */
rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
/* 设置接收回调函数 */
rt_device_set_rx_indicate(serial, uart_input);
/* 发送字符串 */
rt_device_write(serial, 0, str, (sizeof(str) - 1));
/* 创建 serial 线程 */
rt_thread_t thread = rt_thread_create("serial", serial_thread_entry, RT_NULL, 1024, 25, 10);
/* 创建成功则启动线程 */
if (thread != RT_NULL)
{
rt_thread_startup(thread);
}
else
{
ret = RT_ERROR;
}
return ret;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(thread_serial, uart device sample);
编译下载,调试信息如下:
220419fz4i5pi496zyeiis.png
从以上打印信息可以看出,串口2已经使能,然后使用MSH命令‘thread_serial’即可使能串口线程。
使能串口线程后,串口2将打印‘hello RT-Thread’。
220419u5292l2lw2gedqqw.png

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RASC的工具,对接口做了模块化的接口,用起来就是方便。   详情 回复 发表于 2024-7-6 11:49

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