【產(chǎn)品應(yīng)用】AWorksLP 樣例詳解（MR6450）——UART

AWorksLP 對(duì)外設(shè)進(jìn)行了高度抽象化，為同一類外設(shè)提供了相同的接口，應(yīng)用程序可以輕松跨平臺(tái)。本文以MR6450平臺(tái)為例，介紹AWorksLP UART 外設(shè)基本用法。

?簡(jiǎn)介

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一種通用異步收發(fā)傳輸器，其使用串行的方式在雙機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)全雙工通信。數(shù)據(jù)引腳僅包含用于接收數(shù)據(jù)的RXD和用于發(fā)送數(shù)據(jù)的TXD。數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)線上一位一位的串行傳輸，要正確解析這些數(shù)據(jù)，必須遵循UART協(xié)議，以下簡(jiǎn)述幾個(gè)關(guān)鍵的概念：

• 波特率

波特率決定了數(shù)據(jù)傳輸速率，其表示每秒傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)，值越大，數(shù)據(jù)通信的速率越高，數(shù)據(jù)傳輸?shù)迷娇?。常見的波特率?800、9600、14400、19200、38400、115200等等，若波特率為115200，則表示每秒鐘可以傳輸115200位（注意：是bit，不是byte）數(shù)據(jù)。

• 空閑位

數(shù)據(jù)線上沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)線處于空閑狀態(tài)。空閑狀態(tài)的電平邏輯為“1”。

• 起始位起始位表示一幀數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始，起始位的電平邏輯是“0”。

數(shù)據(jù)位

• 緊接起始位后，即為實(shí)際通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的位數(shù)可以是5、6、7、8等，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，從最低位開始依次傳輸。

奇偶校驗(yàn)位

• 奇偶校驗(yàn)位用于接收方對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)由于通信故障等問題造成的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。奇偶校驗(yàn)位是可選的，可以不使用奇偶校驗(yàn)位。奇偶校驗(yàn)有奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn)兩種形式，該位的邏輯電平與校驗(yàn)方法和所有數(shù)據(jù)位中邏輯“1”的個(gè)數(shù)相關(guān)。

1. 奇校驗(yàn)：通過設(shè)置該位的值（“1”或“0”），使該位和數(shù)據(jù)位中邏輯“1”的總個(gè)數(shù)為奇數(shù)。例如，數(shù)據(jù)位為8位，值為：10011001，“1”的個(gè)數(shù)為4個(gè)（偶數(shù)），則奇校驗(yàn)時(shí)，為了使“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，就要設(shè)置奇偶校驗(yàn)位的值為“1”，使“1”的總個(gè)數(shù)為5個(gè)（奇數(shù)）。

2. 偶校驗(yàn)：通過設(shè)置該位的值（“1”或“0”），使該位和數(shù)據(jù)位中邏輯“1”的總個(gè)數(shù)為偶數(shù)。例如，數(shù)據(jù)位為8位，值為：10011001，“1”的個(gè)數(shù)為4個(gè)（偶數(shù)），則偶校驗(yàn)時(shí)，為了使“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，就要設(shè)置奇偶校驗(yàn)位的值為0，使“1”的個(gè)數(shù)保持不變，為4（偶數(shù)）。

通信雙方使用的校驗(yàn)方法應(yīng)該一致，接收方通過判斷“1”的個(gè)數(shù)是否為奇數(shù)（奇校驗(yàn)）或偶數(shù)（偶校驗(yàn)）來判定數(shù)據(jù)在通信過程中是否出錯(cuò)。

停止位

• 停止位表示一幀數(shù)據(jù)的結(jié)束，其電平邏輯為“1”，其寬度可以是1位、1.5位、2位。即其持續(xù)的時(shí)間為位數(shù)乘以傳輸一位的時(shí)間（由波特率決定），例如，波特率為115200，則傳輸一位的時(shí)間為1/115200秒，約為8.68us。若停止位的寬度為1.5位，則表示停止位持續(xù)的時(shí)間為：1.5 × 8.68us ≈ 13us。

常見的幀格式為：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，無校驗(yàn)，1位停止位。由于起始位的寬度恒為1位，不會(huì)變化，而數(shù)據(jù)位，校驗(yàn)位和停止位都是可變的，因此，往往在描述串口通信協(xié)議時(shí)，都只是描述其波特率、數(shù)據(jù)位，校驗(yàn)位和停止位，不再單獨(dú)說明起始位。

注意：

通信雙方必須使用完全相同的配置，包括波特率、起始位、數(shù)據(jù)位、停止位等。如果配置不一致，則通信數(shù)據(jù)會(huì)錯(cuò)亂，不能正常通信。在通信中，若出現(xiàn)亂碼的情況，應(yīng)該首先檢查通信雙方所使用的配置是否一致。

?接口介紹

表1 函數(shù)列表

下表為UART接口相關(guān)結(jié)構(gòu)體類型。表2 結(jié)構(gòu)體類型表

UART 配置信息說明：

1. aw_serial_dcb：

struct aw_serial_dcb { uint32_t baud_rate; uint32_t byte_size:4; uint32_t f_parity:1; uint32_t parity:1; uint32_t stop_bits:2; uint32_t f_ctsflow:1; uint32_t f_rtsctrl:2; uint32_t f_dsrsensitivity:1; uint32_t f_dsrflow:1; uint32_t f_dtrctrl:2; uint32_t f_outx:1; uint32_t f_inx:1; uint32_t f_fast_respond_recv:1; uint32_t f_dummy:14; uint16_t xon_lim; uint16_t xoff_lim; char xon_char; char xoff_char;};

成員詳解：

baud_rate：波特率；

byte_size：數(shù)據(jù)位寬度，范圍：[5:8]；

f_parity：奇偶校驗(yàn)，1:使能0:禁能；

parity：校驗(yàn)方法；

表3 串口校驗(yàn)方法取值表

• stop_bits：停止位數(shù)；

表4 串口停止位數(shù)取值表

• f_ctsflow：監(jiān)控CTS(clear-to-send)信號(hào)作輸出流控，1：CTS無效時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送被掛起，0：禁能；
• f_rtsctrl：設(shè)置RTS(request-to-send)流控；

表5 串口設(shè)備RTS(request-to-send)流控取值表

• f_dsrsensitivity：設(shè)置dsr_sensitivity，1：對(duì)DSR信號(hào)敏感,除非DSR信號(hào)有效，否則將忽略所有接收的字節(jié)；
• f_dsrflow：是否監(jiān)控DSR(data-set-ready信號(hào)來做輸出流控)，1：若DSR無效時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送被掛起，直至DSR有效；
• f_dtrctrl：設(shè)置DTR(data-termial-ready)流控;

表6 串口設(shè)備DTR(data-terminal-ready)流控取值表

• f_outx：XON/XOFF流量控制在發(fā)送時(shí)是否可用。1：當(dāng)xoff值被收到時(shí)，發(fā)送停止；當(dāng)xon值被收到時(shí)，發(fā)送繼續(xù)；
• f_inx：XON/XOFF流量控制在接收時(shí)是否可用。1：當(dāng)接收緩沖區(qū)中空余容量小于xoff_lim字節(jié)時(shí)，發(fā)送xoff字符;當(dāng)接收緩沖區(qū)中已有xon_lim字節(jié)的空余容量時(shí)，發(fā)送xon字符，占1位；
• f_fast_respond_recv：快速響應(yīng)接收 1:使能0:禁能；

注解：

1.該配置項(xiàng)適用于接收時(shí)間敏感型應(yīng)用，例如modbus;

2.該配置項(xiàng)實(shí)現(xiàn)通用的手段是將串口接收FIFO設(shè)置為1，當(dāng)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)后就產(chǎn)生接收中斷。對(duì)于沒有FIFO的串口來說，這個(gè)設(shè)置也許會(huì)被忽略。

f_dummy：保留位；

• xon_lim：在XON字符發(fā)送前接收緩沖區(qū)內(nèi)空余容量的最小字節(jié)數(shù)；
• xoff_lim：在XOFF字符發(fā)送前接收緩沖區(qū)內(nèi)空余容量的最大字節(jié)數(shù)；
• xon_char：指定XON字符；
• xoff_char：指定XOFF字符。

2. aw_serial_timeout：

struct aw_serial_timeout { uint32_t rd_timeout; uint32_t rd_interval_timeout;}

成員詳解：

rd_timeout：讀超時(shí)時(shí)間；

rd_interval_timeout：碼間超時(shí)。

?使用樣例

AWorksLP SDK相關(guān)使用請(qǐng)參考《AWorksLP SDK快速入門（MR6450）——開箱體驗(yàn)》一文，本文不在贅述。

?1. UART0收發(fā)功能

{SDK}\demos\peripheral\ serial路徑下為通用UART例程，例程具體代碼如下：

#include "aworks.h"#include "aw_task.h"#include "aw_delay.h"#include "aw_serial.h"#include "aw_ioctl.h"#include "aw_fcntl.h"#include "aw_application_autoconf.h"#include "aw_unistd.h"#include "aw_vdebug.h"#include "rtk_autoconf.h"/** * \brief 串口 demo * \return 無 */aw_local void* __task_handle (void *parg){ char buf[32]; int len = 0; struct aw_serial_dcb dcb; aw_err_t ret; struct aw_serial_timeout timeout; int fd;
fd = aw_open(CONFIG_DEMO_SERIAL_DEVICE_NAME,AW_O_RDWR,0); if(fd < 0){ aw_kprintf("serial open failed\r\n"); aw_close(fd); return 0; }
/* 獲取dcb的默認(rèn)配置 */ ret = aw_serial_dcb_get(fd, &dcb); if (AW_OK != ret) { aw_kprintf("serial get dcb failed: %d \r\n",ret); aw_close(fd); return 0; }
/* 配置串口波特率為115200，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗(yàn) */ dcb.baud_rate = 115200; dcb.byte_size = 8; dcb.stop_bits = AW_SERIAL_ONESTOPBIT; dcb.f_parity = AW_FALSE; ret = aw_serial_dcb_set(fd, &dcb); if (AW_OK != ret) { aw_kprintf("serial set dcb failed: %d \r\n",ret); aw_close(fd); return 0; }
/* 配置串口超時(shí) */ ret = aw_serial_timeout_get(fd, &timeout); if (AW_OK != ret) { aw_kprintf("serial get timeout failed: %d \r\n",ret); aw_close(fd); return 0; }
timeout.rd_timeout = 1000; /* 讀總超時(shí)為1s */ timeout.rd_interval_timeout = 50; /* 碼間超時(shí)為50ms */ ret = aw_serial_timeout_set(fd, &timeout); if (AW_OK != ret) { aw_kprintf("serial set dcb failed: %d \r\n",ret); aw_close(fd); return 0; }
/* 收到什么數(shù)據(jù)就發(fā)送什么數(shù)據(jù) */ AW_FOREVER { /* 讀取數(shù)據(jù) */ memset(buf, 0, sizeof(buf)); len = aw_read(fd, buf, sizeof(buf)); if (len > 0) { aw_write(fd, buf, len); aw_kprintf("%s\r\n",buf); } }
aw_close(fd); return 0;}

AW_TASK_DECL(serial_tsk, 4096);/******************************************************************************/void demo_serial_int_entry (void){ aw_task_id_t tsk;
tsk = AW_TASK_INIT( serial_tsk, "Serial int demo", 12, 4096, __task_handle, (void *)NULL); if (tsk == NULL) { aw_kprintf("Serial int demo task create failed\r\n"); return; }
if (aw_task_startup(tsk) != AW_OK) { AW_TASK_TERMINATE(serial_tsk); }}

例程默認(rèn)使用/dev/uart0對(duì)應(yīng)開發(fā)板DUART絲印串口，其引腳位置如圖1所示：

圖1UART0排針

上述代碼中創(chuàng)建了一個(gè)任務(wù)，在任務(wù)中實(shí)現(xiàn)UART收發(fā)功能。使用aw_serial_dcb_get接口獲取串口當(dāng)前的配置信息，修改波特率為115200，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗(yàn)。使用aw_serial_dcb_set接口設(shè)置串口。使用aw_serial_timeout_get獲取串口時(shí)間相關(guān)配置信息，修改讀總超時(shí)為1s，碼間超時(shí)為50ms，使用aw_serial_timeout_set設(shè)置串口。

在AW_FOREVER 循環(huán)中使用aw_read接口讀取接收到的串口數(shù)據(jù)，若讀取到數(shù)據(jù)則使用aw_write接口把讀取到數(shù)據(jù)通過該串口發(fā)送回去，以此來實(shí)現(xiàn)回顯功能。

但由于/dev/uart0默認(rèn)為shell所使用的串口，在shell組件中已開啟回顯，故此時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖2所示，會(huì)將接收到的數(shù)據(jù)輸出兩次，若需實(shí)現(xiàn)單次回顯，可修改shell組件所引用串口，或修改例程使用的UART設(shè)備，具體操作參考下節(jié)內(nèi)容。

圖2串口打印結(jié)果

2. UART5收發(fā)功能

串口例程中默認(rèn)使用的是/dev/uart0，為與例程現(xiàn)象描述一致，故將其修改為/dev/uart5。在開發(fā)板絲印URX1與UTX1對(duì)應(yīng)設(shè)備/dev/uart5，URX2與UTX2對(duì)應(yīng)設(shè)備為/dev/uart10，如圖3、圖4、圖5所示。

圖3排針處串口

圖4排針原理圖

圖5UART1對(duì)應(yīng)UART5

2.1 打開config 配置腳本，選擇例程使用串口為/dev/uart5, 如圖6所示，保存后重新build 工程。

圖6UART1對(duì)應(yīng)UART5

2.2 將USB 轉(zhuǎn)串口接到開發(fā)板排針絲印UTX1與URX1 的位置，重新編譯下載運(yùn)行固件，會(huì)發(fā)現(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)后不會(huì)再重復(fù)回復(fù)兩條相同的數(shù)據(jù)如圖7所示。

圖7串口打印信息

至此，UART設(shè)備的收發(fā)功能介紹完畢，更多外設(shè)的使用介紹請(qǐng)關(guān)注后續(xù)推文。