HPM6750系列--第十一篇 Uart讲解(轮询模式)

2023-12-20 03:19:25

一、目的

? ? ? ? 在介绍完GPIO的相关内容下一个必须介绍的就是uart了,因为串口一个主要用途就是用于调试信息打印。

? ? ? ? HPM6750在uart的配置上也是相当炸裂,有17个串口;结合HPM6750的高主频高内存,完全可以作为一个串口服务器。

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二、介绍

? ? ? ? 1.框图?

????????TX FIFO 包含待发送的数据,并将数据传送到 TX 移位寄存器。TX 移位寄存器为并行-串行转换器,把发送数据转换成串行的比特流。

????????TXFIFO 的写入口是THR寄存器 (Transmitter Holding Register)。用户需要把FCR寄存器 (FIFO Control Reg- ister) 的 FIFOE 位置 1,来打开 TXFIFO。

????????RX 控制器使用波特率控制模块生成的过采样时钟,对输入的每一位进行采样,并把收到的每一位移入 RX 移 位寄存器。RX 移位寄存器对数据进行串行-并行转换,并把数据存入 RX FIFO。RX FIFO 的读入口是RBR寄存器 (Receiver Buffer Register),用户需要把FCR寄存器 (FIFO Control Register)的 FIFOE 位置 1,来打开 RXFIFO。

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? ? ? ? 2.基本特征
  • 支持 5~8 位数据长度
  • 可配置停止位:1 位,1.5 位或者 2 位
  • 可配置奇偶校验位:奇校验,偶校验,粘校验位
  • 支持 DMA 数据传输
  • 支持可配置波特率,支持独立的波特率生成时钟
  • 支持硬件流控
  • 支持奇偶校验错误,数据 FIFO 溢出等错误检测
  • 16 字节的 TXFIFO 和 RXFIFO
  • 支持各类中断
? ? ? ? 3.功能时钟(输入时钟)、过采样率、波特率三者之间的关系

? ? ? ? 在时钟章节我们讲到每个外设都可以八选一选择一个功能时钟,并且设置分频。?

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? ? ? ? 上图中我们通过clock_set_source_divider设置uart0选择clk_src_osc24m=24MHz时钟源,不分频,也就是说上图中的配置uart0输入时钟为24MHz。

????????UART 时钟与波特率的比率就是过采样率OSC。? ??

????????RX 控制器利用过采样时钟对输入数据进行采样。假设过采样率OSC为 16 当检测到输入信号第一个下降沿 时 (起始 START 位),计数器从 1 开始计数直到 16,在计数到 8 时,RX 控制器对输入数据采样。计数器在计数 到 16 后,会复位到 1,以此采样下一位数据,循环往复,直到停止 STOP 位。TX 控制器同样利用过采样时钟来 生成输出数据流。?

? ? ? ? uart外设内部还有一个时钟分频寄存器(16位)Divisor。分频值的 MSB 位于DLM寄存器 (Divisor Latch MSB),而 LSB 位于DLL寄存器 (Divisor Latch LSB)。

? ? ? ? 三者之间的关系如下:

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? ? ? ? 在SDK中有一个函数专门用于计算分频系数和过采样率,对于开发者来讲,只需要设置输入时钟和波特率即可。

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? ? ? ?4.引脚配置(以uart0为例)

? ? ? ? 由于uart0使用PY06/07作为TXD/RXD,?而PY06/07属于电源管理域的引脚,所以必须先通过HPM_PIOC先将引脚映射到HPM_IOC中,然后由HPM_IOC再将PY06/07复用为外设引脚。

????????5.API接口说明?

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typedef struct hpm_uart_config {
    uint32_t src_freq_in_hz;                    /**< Source clock frequency in Hz */
    uint32_t baudrate;                          /**< Baudrate */
    uint8_t num_of_stop_bits;                   /**< Number of stop bits */
    uint8_t word_length;                        /**< Word length */
    uint8_t parity;                             /**< Parity */
    uint8_t tx_fifo_level;                      /**< TX Fifo level */
    uint8_t rx_fifo_level;                      /**< RX Fifo level */
    bool dma_enable;                            /**< DMA Enable flag */
    bool fifo_enable;                           /**< Fifo Enable flag */
    uart_modem_config_t modem_config;           /**< Modem config */
#if defined(UART_SOC_HAS_RXLINE_IDLE_DETECTION) && (UART_SOC_HAS_RXLINE_IDLE_DETECTION == 1)
    uart_rxline_idle_config_t  rxidle_config;   /**< RX Idle configuration */
#endif
#if defined(UART_SOC_HAS_TXLINE_IDLE_DETECTION) && (UART_SOC_HAS_TXLINE_IDLE_DETECTION == 1)
    uart_rxline_idle_config_t  txidle_config;   /**< TX Idle configuration */
#endif
#if defined(UART_SOC_HAS_RXEN_CFG) && (UART_SOC_HAS_RXEN_CFG == 1)
    bool rx_enable;                             /**< RX Enable configuration */
#endif
} uart_config_t;

? ? ? ? 各个字段含义:

src_freq_in_hz?输入时钟,八选一,并且可以分频(注意uart内部可以再次分频)
baudrate波特率
num_of_stop_bits

停止位

typedef enum num_of_stop_bits {
? ? stop_bits_1 = 0,
? ? stop_bits_1_5,
? ? stop_bits_2,
} num_of_stop_bits_t;

word_length

字长

typedef enum word_length {
? ? word_length_5_bits = 0,
? ? word_length_6_bits,
? ? word_length_7_bits,
? ? word_length_8_bits,
} word_length_t;

parity

奇偶校验位

typedef enum parity {
? ? parity_none = 0,
? ? parity_odd,
? ? parity_even,
? ? parity_always_1,
? ? parity_always_0,
} parity_setting_t;

tx_fifo_level发送触发阈值
rx_fifo_level接收触发阈值
dma_enable使能DMA
fifo_enable使能FIFO
modem_config

流控

typedef struct uart_modem_config {
? ? bool auto_flow_ctrl_en; ? ? /**< Auto flow control enable flag */
? ? bool loop_back_en; ? ? ? ? ?/**< Loop back enable flag */
? ? bool set_rts_high; ? ? ? ? ?/**< Set signal RTS level high flag */
} uart_modem_config_t;

????????????????uart_init函数用于设置波特率、字长、停止位、奇偶校验以及FIFO阈值。

hpm_stat_t uart_init(UART_Type *ptr, uart_config_t *config)
{
    uint32_t tmp;
    uint8_t osc;
    uint16_t div;

    /* disable all interrupts */
    ptr->IER = 0;
    /* Set DLAB to 1 */
    ptr->LCR |= UART_LCR_DLAB_MASK;

    if (!uart_calculate_baudrate(config->src_freq_in_hz, config->baudrate, &div, &osc)) {
        return status_uart_no_suitable_baudrate_parameter_found;
    }
    ptr->OSCR = (ptr->OSCR & ~UART_OSCR_OSC_MASK)
        | UART_OSCR_OSC_SET(osc);
    ptr->DLL = UART_DLL_DLL_SET(div >> 0);
    ptr->DLM = UART_DLM_DLM_SET(div >> 8);

    //设置奇偶校验
    /* DLAB bit needs to be cleared once baudrate is configured */
    tmp = ptr->LCR & (~UART_LCR_DLAB_MASK);

    tmp &= ~(UART_LCR_SPS_MASK | UART_LCR_EPS_MASK | UART_LCR_PEN_MASK);
    switch (config->parity) {
    case parity_none:
        break;
    case parity_odd:
        tmp |= UART_LCR_PEN_MASK;
        break;
    case parity_even:
        tmp |= UART_LCR_PEN_MASK | UART_LCR_EPS_MASK;
        break;
    case parity_always_1:
        tmp |= UART_LCR_PEN_MASK | UART_LCR_SPS_MASK;
        break;
    case parity_always_0:
        tmp |= UART_LCR_EPS_MASK | UART_LCR_PEN_MASK
            | UART_LCR_SPS_MASK;
        break;
    default:
        /* invalid configuration */
        return status_invalid_argument;
    }
    //设置停止位
    tmp &= ~(UART_LCR_STB_MASK | UART_LCR_WLS_MASK);
    switch (config->num_of_stop_bits) {
    case stop_bits_1:
        break;
    case stop_bits_1_5:
        tmp |= UART_LCR_STB_MASK;
        break;
    case stop_bits_2:
        if (config->word_length < word_length_6_bits) {
            /* invalid configuration */
            return status_invalid_argument;
        }
        tmp |= UART_LCR_STB_MASK;
        break;
    default:
        /* invalid configuration */
        return status_invalid_argument;
    }
    //设置字长
    ptr->LCR = tmp | UART_LCR_WLS_SET(config->word_length);

    //复位FIFO并设置FIFO阈值

#if defined(UART_SOC_HAS_FINE_FIFO_THR) && (UART_SOC_HAS_FINE_FIFO_THR == 1)
    /* reset TX and RX fifo */
    ptr->FCRR = UART_FCRR_TFIFORST_MASK | UART_FCRR_RFIFORST_MASK;
    /* Enable FIFO */
    ptr->FCRR = UART_FCRR_FIFOT4EN_MASK
        | UART_FCRR_FIFOE_SET(config->fifo_enable)
        | UART_FCRR_TFIFOT4_SET(config->tx_fifo_level)
        | UART_FCRR_RFIFOT4_SET(config->rx_fifo_level)
        | UART_FCRR_DMAE_SET(config->dma_enable);

#else
    /* reset TX and RX fifo */
    ptr->FCR = UART_FCR_TFIFORST_MASK | UART_FCR_RFIFORST_MASK;
    /* Enable FIFO */
    tmp = UART_FCR_FIFOE_SET(config->fifo_enable)
        | UART_FCR_TFIFOT_SET(config->tx_fifo_level)
        | UART_FCR_RFIFOT_SET(config->rx_fifo_level)
        | UART_FCR_DMAE_SET(config->dma_enable);
    ptr->FCR = tmp;
    /* store FCR register value */
    ptr->GPR = tmp;
#endif

    uart_modem_config(ptr, &config->modem_config);

#if defined(UART_SOC_HAS_RXLINE_IDLE_DETECTION) && (UART_SOC_HAS_RXLINE_IDLE_DETECTION == 1)
    uart_init_rxline_idle_detection(ptr, config->rxidle_config);
#endif
#if defined(UART_SOC_HAS_RXEN_CFG) && (UART_SOC_HAS_RXEN_CFG == 1)
    if (config->rx_enable) {
        ptr->IDLE_CFG |= UART_IDLE_CFG_RXEN_MASK;
    }
#endif
    return status_success;
}

? ? ? ? 读取字节


hpm_stat_t uart_receive_byte(UART_Type *ptr, uint8_t *byte)
{
    uint32_t retry = 0;

    while (!(ptr->LSR & UART_LSR_DR_MASK)) {
        if (retry > HPM_UART_DRV_RETRY_COUNT) {
            break;
        }
        retry++;
    }

    if (retry > HPM_UART_DRV_RETRY_COUNT) {
        return status_timeout;
    }

    *byte = ptr->RBR & UART_RBR_RBR_MASK;
    return status_success;
}

? ? ? ? 不断查询LSR寄存器的UART_LSR_DR_MASK是否置位(存在有效的接收数据时该位置 1),如果置位说明可读,此时RBR寄存器存储的就是当前可读字节。

? ? ? ? 写入字节

hpm_stat_t uart_send_byte(UART_Type *ptr, uint8_t c)
{
    uint32_t retry = 0;

    while (!(ptr->LSR & UART_LSR_THRE_MASK)) {
        if (retry > HPM_UART_DRV_RETRY_COUNT) {
            break;
        }
        retry++;
    }

    if (retry > HPM_UART_DRV_RETRY_COUNT) {
        return status_timeout;
    }

    ptr->THR = UART_THR_THR_SET(c);
    return status_success;
}

? ? ? ? ?不断查询LSR寄存器的UART_LSR_THRE_MASK是否置位(发送FIFO空),如果置位说明可写,此时写入THR寄存器就会传送给TX FIFO。

三、实战

? ? ? ? VScode打开工程并进入调试窗口,在

cd ~/workspace/work/hpm/hello_world
code .
uart0引脚配置

?

uart0串口寄存器配置

?

? ? ? ? ? ? ? ? 以上就是uart的基本内容,包括功能说明、引脚配置、时钟配置、轮询读写。?

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文章来源:https://blog.csdn.net/tianizimark/article/details/135043438
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