基于赤菟V307 MCU的八串口服務(wù)器設(shè)計

簡介

串口服務(wù)器，提供串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)的功能，將串口轉(zhuǎn)換成TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)接口，實現(xiàn)串口和網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸，擴展串口設(shè)備的通訊距離。

赤菟V307是搭載沁恒自研RISC-V內(nèi)核青稞V4F的高性能互聯(lián)型MCU，主頻支持144MHz，支持硬件浮點運算（FPU），提供八個UART接口、USB2.0高速接口（480Mbps）并內(nèi)置了PHY收發(fā)器、千兆以太網(wǎng)MAC并集成10M PHY、2個CAN接口等豐富的外設(shè)資源。

基于八個UART接口、10M以太網(wǎng)的強大外設(shè)，通過單片赤菟V307即可實現(xiàn)八串口服務(wù)器，每個串口獨立工作。

源碼倉庫地址：https://github.com/openwch/ch32v307/tree/main/Application/8_uarts_server

網(wǎng)口端設(shè)計

網(wǎng)口端采用的是開源的輕量級TCP/IP協(xié)議棧LwIP，可以輕松實現(xiàn)赤菟V307網(wǎng)口端的TCP、UDP通信。

例程中默認開啟的是TCP Client模式，采用單向循環(huán)鏈表的方式接收TCP Server發(fā)過來的數(shù)據(jù)。

當串口端接收到數(shù)據(jù)時，直接啟動TCP Client的發(fā)送函數(shù)，并更新隊列的讀指針。

串口端設(shè)計

串口端為了加快數(shù)據(jù)的收發(fā)，采用DMA循環(huán)隊列的方式接收數(shù)據(jù)，通過查詢接收DMA 傳輸數(shù)據(jù)數(shù)目寄存器CNTR，與上一次該值進行比較，有變化則說明串口接收到數(shù)據(jù)，此時便更新隊列寫指針，并計算隊列中數(shù)據(jù)長度。

根據(jù)網(wǎng)口接收端的鏈表中的數(shù)據(jù)地址及長度，啟動串口端的發(fā)送DMA進行數(shù)據(jù)發(fā)送。

多任務(wù)設(shè)計

通過RT-Thread操作系統(tǒng)，創(chuàng)建兩個線程，分別為用于網(wǎng)口端接收數(shù)據(jù)的“eth_rev”線程和用于串口端接收數(shù)據(jù)的“uart_rev”線程。

采用時間片輪轉(zhuǎn)方式進行這兩個線程的調(diào)度，當“eth_rev”線程收到網(wǎng)口端的數(shù)據(jù)時，啟動串口端的發(fā)送DMA將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送出去；當“uart_rev”線程收到串口端的數(shù)據(jù)時，啟動網(wǎng)口端的發(fā)送函數(shù)將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)口發(fā)送出去，這樣就實現(xiàn)了串口和網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。

驗證

串口默認波特率為115200，實測八個串口獨立工作，可以實現(xiàn)收發(fā)10+KB/s的速度。

該例程目前僅實現(xiàn)了TCP Client的收發(fā)，還有TCP Server、UDP Server/Client等需要完善，希望各位開發(fā)者能夠積極提交pr，一起完善該項目?？商砑游⑿?5950380583為好友，注明：赤菟V307，邀請您進入沁恒RISC-V MCU開發(fā)者微信交流群，一起玩轉(zhuǎn)RISC-V MCU。