使用中断方式通过UART接收数据
- 实验目的
????????本节实验目的为实现串口发送和接收。这一节计划采取中断的方式来实现串口接收，K210串口接收到0x00，则熄灭前节提到的红色LED灯，并通过串口打印Red Led Off，否则，则点亮前节提到的红色LED灯，并通过串口打印Red Led On。
- 实验准备
????????1)、带UART和发光二极管(LED)的K210开发板一块，用于实践并查看实验现象；
????????2)、官方裸机编程指导手册：kendryte_standalone_programming_guide，用于查阅SDK中接口说明。
- 实验原理
????????串口通信是指外设和计算机间，通过数据线、地线和控制线等，按位进行数据传输的一种通信方式，传输方式为一个字符一个字符的传输，每个字符一位一位的传输，先传输低位，再传输高位，并且传输每个字符时，总是以起始位开始，以停止位结束，位于位之间可根据自己需求，设置时间间隔，这个时间间隔对应波特率；而对于有些场景，为了保证数据的可靠性，还需加上校验位，称之为奇偶校验位，以此来校验传输数据的正确性。如果两台设备之间需要通过串口进行通信，上面提到的波特率、数据位、停止位和奇偶校验位等这些必要参数，必须设置一致，才能进行串口通信。另外，串口通信支持全双工通信，即：使用一根数据线发送数据的同时，可以用另一个数据线进行数据接收。
- 硬件设计
????????硬件电路图如下：
- 软件设计
????????软件流程图如下：
- 软件实现
????????根据硬件设计和软件设计可知，本节应用实现步骤如下：
????????1）、设置引脚复用功能：由硬件原理图可知：我们需要将IO12设置为GPIOHS功能，IO4和IO5设置为UART的RX和TX功能，如下图：
????????2）、LED初始化，如下图：
????????3）、UART初始化，如下图：
????????4）、实现uart3接收中断回调函数，在接收中断回调函数中，实现串口接收和记录接收数据长度，如下图：
????????5）、通过UART发送提示信息，如下图：
????????6）、判断是否接收到数据，如果接收到数据，判断接收到的控制命令类型，根据接收到的控制命令，进行相应的操作，如下图：
????????根据上述实现步骤，最终代码如下：
#include <fpioa.h>
#include <gpiohs.h>
#include <uart.h>
#include <plic.h>
#include <sysctl.h>
#include <stdio.h>
#include <sleep.h>
#define LED_R_PIN (12)
#define LED_R_GPIOHSNUM (0)
#define LED_R_FUNC (FUNC_GPIOHS0+LED_R_GPIOHSNUM)
#define UART3_RX_PIN (4)
#define UART3_TX_PIN (5)
#define UART3_NUM (UART_DEVICE_3)
#define UART3_RX_FUNC (FUNC_UART1_RX+UART3_NUM*2)
#define UART3_TX_FUNC (FUNC_UART1_TX+UART3_NUM*2)
/*********************************
* 管脚功能初始化
********************************/
void init_hardware(void)
{
// 将红色LED管脚设置复用为GPIOHS
fpioa_set_function(LED_R_PIN, LED_R_FUNC);
// 将UART管脚设置复用为UART
fpioa_set_function(UART3_RX_PIN, UART3_RX_FUNC);
fpioa_set_function(UART3_TX_PIN, UART3_TX_FUNC);
}
/*********************************
* LED初始化
********************************/
void init_led(gpio_pin_value_t value)
{
// 设置输出
gpiohs_set_drive_mode(LED_R_GPIOHSNUM, GPIO_DM_OUTPUT);
// 设置初始电平状态
gpiohs_set_pin(LED_R_GPIOHSNUM, value);
}
/*********************************
* 控制LED亮灭
********************************/
void ctl_led(gpio_pin_value_t value)
{
gpiohs_set_pin(LED_R_GPIOHSNUM, value);
}
struct RCVBUF {
char buf[128];
unsigned char len;
};
/*********************************
* UART接收中断回调函数
********************************/
int irq_uart3_rcv(void *ctx)
{
struct RCVBUF *rcv_buf = (struct RCVBUF *)ctx;
rcv_buf->len = uart_receive_data(UART3_NUM, rcv_buf->buf, 1);
return 0;
}
/*********************************
* UART初始化
********************************/
void init_uart(struct RCVBUF *rcv_buf)
{
// 初始化 uart
uart_init(UART3_NUM);
// 设置 uart 工作模式
uart_set_work_mode (UART3_NUM , UART_NORMAL);
// 设置 UART 相关参数
uart_config (UART3_NUM , 115200 , UART_BITWIDTH_8BIT , UART_STOP_1 , UART_PARITY_NONE);
// 初始化外部中断
plic_init();
// 注册 UART 中断函数
uart_irq_register (UART3_NUM, UART_RECEIVE, irq_uart3_rcv, rcv_buf , 1);
// 设置接收中断 触发 FIFO 深度
uart_set_receive_trigger(UART3_NUM, UART_RECEIVE_FIFO_1);
// 使能系统中断，如果使用中断，一定要开启系统中断
sysctl_enable_irq();
}
int main(int argc, char **argv)
{
init_hardware();
init_led(GPIO_PV_HIGH);
struct RCVBUF rcv_buf = {
.len = 0,
};
init_uart(&rcv_buf);
uart_send_data(UART3_NUM, "CTL LED:[0:OFF/1:ON] \r\n", sizeof("CTL LED:[0:OFF/1:ON] \r\n"));
while (1)
{
if(rcv_buf.len != 0)
{
uart_send_data(UART3_NUM, "rcv_buf.len:", sizeof("rcv_buf.len:"));
uart_send_data(UART3_NUM, (char *)&rcv_buf.len, sizeof(rcv_buf.len));
if(rcv_buf.buf[0] == 0)
{
uart_send_data(UART3_NUM, "LER_R OFF! \r\n", sizeof("LER_R OFF! \r\n"));
ctl_led(GPIO_PV_HIGH);
}
else
{
uart_send_data(UART3_NUM, "LER_R ON! \r\n", sizeof("LER_R ON! \r\n"));
ctl_led(GPIO_PV_LOW);
}
uart_send_data(UART3_NUM, "CTL LED:[0:OFF/1:ON] \r\n", sizeof("CTL LED:[0:OFF/1:ON] \r\n"));
rcv_buf.len = 0;
}
usleep(20000);
}
return 0;
}
- 编译
????????1）、同上一节类似，在SDK中创建uart_irq文件夹，在新建的文件夹中创建一个main.c文件，然后将本节代码输入到main.c文件中，如下图：
????????2）、同上一节的编译方式类似，打开vscode终端，在终端中进入上一节创建的build文件夹，然后输入：cmake ../ -DPROJ=uart_irq -G "MinGW Makefiles" ，生成makefile文件，如下图：
????????3）、生成makefile文件后，输入：make ，开始编译，如下图：
????????4）、编译完成后，会在build目录下生成烧录文件：uart_irq.bin，如下图：
- 烧录
????????同上一节的烧录方式类似，注意：Firmware那一项选择我们刚编译出的uart_irq.bin文件。
- 实验现象
????????通过串口助手，发送0x00，红色LED灯熄灭，发送其他非零数，红色LED亮起。如下图：
????????1）、开启LED
????????2）、关闭LED
- 实验总结
????????1）、K210串口中断有接收中断和发送中断，用户可根据需求设置想要的中断方式；
????????2）、K210串口的中断可设置触发FIFO深度，用户可根据需求设置想要的FIFO深度。