1.0 UART简介
UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)通用异步收发传输器,UART 作为异步串口通信协议的一种,工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。是在应用程序开发过程中使用频率最高的数据总线。
1.1 原理
UART 串口的特点是将数据一位一位地顺序传送,只要 2 根传输线就可以实现双向通信,一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。UART 串口通信有几个重要的参数,分别是波特率、起始位、数据位、停止位和奇偶检验位,对于两个使用 UART 串口通信的端口,这些参数必须匹配,否则通信将无法正常完成。UART 串口传输的数据格式如下图所示:
- 起始位:表示数据传输的开始,电平逻辑为 “0” 。
- 数据位:可能值有 5、6、7、8、9,表示传输这几个 bit 位数据。一般取值为 8,因为一个 ASCII 字符值为 8 位。
- 奇偶校验位:用于接收方对接收到的数据进行校验,校验 “1” 的位数为偶数(偶校验)或奇数(奇校验),以此来校验数据传送的正确性,使用时不需要此位也可以。
- 停止位: 表示一帧数据的结束。电平逻辑为 “1”。
- 波特率:串口通信时的速率,它用单位时间内传输的二进制代码的有效位(bit)数来表示,其单位为每秒比特数 bit/s(bps)。常见的波特率值有 4800、9600、14400、38400、115200等,数值越大数据传输的越快,波特率为 115200 表示每秒钟传输 115200 位数据。
1.2 访问 PWM 设备
应用程序通过 RT-Thread 提供的 PWM 设备管理接口来访问 PWM 设备硬件,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 |
2.1 硬件需求
实现功能:
采用UART0输出数据,Serial Studio作为上位机接收数据,显示对应端口的状态和传感器的动态显示,并且实现简单控制。
1、RA6M4开发板
2、USB下载线,两个ch340串口和附带4根母母线,第一路串口是UART0端口rx—p101;tx—p100,实现Serial Studio上位机交互操作和可视化;第二路串口是UART7端口rx—p613;tx—p614,实现CMD命令输入。其他不变
硬件到此配置完成
2.2 软件配置
Renesas RA6M4开发板环境配置参照:【基于 RT-Thread Studio的CPK-RA6M4 开发板环境搭建】
1、新建项目RA6M4-uart工程
2、查阅RA6M4硬件资源,相关资料,在RT-theard Setting 硬件中需要使能uart0
3、打开RA Smart Congigurator,在Stacks中New Stack添加r_gpt
4、在Property的Module的General中name定义为g_uart0,Channel选0,回调函数改为user_uart0_callback ,Pins选择P100和P101
5、然后Generate Project Content 同步更新刚刚配置的文件
/
图形化配置已经完成,接下来配置相关代码
3. 代码分析
1、修改hal_entry.c函数,屏蔽LED3普通GPIO输出
/* * 程序清单:这是一个 串口 设备使用例程 * 例程导出了 uart_sample 命令到控制终端 * 命令调用格式:uart_sample * 命令解释:命令第二个参数是要使用的串口设备名称,为空则使用默认的串口设备 * 程序功能:通过串口输出字符串"hello RT-Thread!",然后输出输入的字符 */ #include <rtthread.h> #include "hal_data.h" #include <rtdevice.h> #include <stdio.h> #include <string.h> #define LED3_PIN BSP_IO_PORT_01_PIN_06 void hal_entry(void) { rt_kprintf("\nHello RT-Thread!\n"); while (1) { rt_thread_mdelay(10); } } #define SAMPLE_UART_NAME "uart0" /* 用于接收消息的信号量 */ static struct rt_semaphore rx_sem; static rt_device_t serial; /* 接收数据回调函数 */ 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; } /*uart0串口输出线程*/ void serial_thread_entry(void *parameter) { char str1[50]; char HeadByte[50] ="/*KAANSATQRO"; while (1) { sprintf(str1, "%s,%d", HeadByte, rt_pin_read(LED3_PIN)); sprintf(str1, "%s,%d", str1,rt_pin_read(LED3_PIN)); sprintf(str1, "%s%s", str1,"*/ \r\n"); rt_device_write(serial, 0, str1, (sizeof(str1) - 1)); rt_thread_mdelay(200); } } /*控制命令线程*/ void control_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); } /* 读取到的数据通过串口错位输出 */ ch = ch + 0; if(ch=='1') { rt_pin_write(LED3_PIN, PIN_HIGH); rt_thread_mdelay(50); rt_kprintf("\n PIN_HIGH \n"); } else if(ch=='0') { rt_pin_write(LED3_PIN, PIN_LOW); rt_thread_mdelay(50); rt_kprintf("\n PIN_LOW \n"); } else { rt_kprintf("\n error \n"); } rt_device_write(serial, 0, &ch, 1); rt_thread_mdelay(5); } } /*初始化和启动串口输出和控制线程*/ static int uart_sample(int argc, char *argv[]) { rt_err_t ret = RT_EOK; char uart_name[RT_NAME_MAX]; char str[] = "hello RT-Thread!\r\n"; rt_kprintf("Hello RT-Thread!\n"); if (argc == 2) { rt_strncpy(uart_name, argv[1], RT_NAME_MAX); } else { 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; } /* 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 control_thread 线程 */ rt_thread_t control_thread = rt_thread_create("control", control_thread_entry, RT_NULL, 1024, 30, 10); /* 创建成功则启动线程 */ if (control_thread != RT_NULL)rt_thread_startup(control_thread); /* 创建 serial_thread 线程 */ rt_thread_t serial_thread = rt_thread_create("serial", serial_thread_entry, RT_NULL, 1024, 25, 10); /* 创建成功则启动线程 */ if (serial_thread != RT_NULL) { rt_thread_startup(serial_thread); } else { ret = RT_ERROR; } return ret; } /* 导出到 msh 命令列表中 */ MSH_CMD_EXPORT(uart_sample, uart device sample);
其他不变。
保存完是灰色,没有保存是蓝色。
uart_sample导 出 到 msh 命 令 列 表 中,实现pwm8的两路输出
4. 下载验证
1、编译重构
编译成功
2、下载程序
下载成功
3、CMD串口调试
然后板载复位,输入:uart_sample
此时可以与Serial Studio一起联动啦!🎉🎉🎉
请参照【开源的串口可视化工具——Serial Studio】
效果如下