串口驱动

1.rt_hw_usart_init中调用 rt_hw_serial_register注册串口设备

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intrt_hw_usart_init(void)

for (rt_size_t i = 0; i < sizeof(uart_obj) / sizeof(struct stm32_uart); i++)

{

    /* init UART object */

    uart_obj[i].config = &uart_config[i];

    uart_obj[i].serial.ops    = &stm32_uart_ops;

    uart_obj[i].serial.config = config;


    /* register UART device */

    result = rt_hw_serial_register(&uart_obj[i].serial, uart_obj[i].config->name,

                                    RT_DEVICE_FLAG_RDWR

                                    | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX

                                    | RT_DEVICE_FLAG_INT_TX

                                    | uart_obj[i].uart_dma_flag

                                    , NULL);

    RT_ASSERT(result == RT_EOK);

}

intrt_hw_usart_init(void)

  1. 串口设备注册
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//设备类型设置为字符串类型

device->type        = RT_Device_Class_Char;

device->rx_indicate = RT_NULL;

device->tx_complete = RT_NULL;

//挂钩设备操作函数

device->init        = rt_serial_init;

device->open        = rt_serial_open;

device->close       = rt_serial_close;

device->read        = RT_NULL;

device->write       = RT_NULL;

device->control     = rt_serial_control;


device->user_data   = data;


/* register a character device */

ret = rt_device_register(device, name, flag);

串口V1

1.rt_serial_init执行 configure函数,配置串口参数

  1. RX接收驱动方式:
  • RX POLL方式,轮询方式,直接读取串口数据,直到读取到指定长度数据退出;
  • RX 中断方式,串口中断触发,读取串口数据;中断触发后,使用fifo缓冲区,一个个字节搬运,调用RX中再从fifo缓冲区读取数据;
  • RX DMA方式,串口DMA触发,读取串口数据;使用fifo缓冲区,从DMA搬运数据到fifo缓冲区,再从fifo缓冲区读取数据;
  1. TX发送驱动方式:
  • TX POLL方式,轮询方式,直接发送数据;每次发送一个字节,等待发送完成
  • TX 中断方式,串口中断触发,发送数据;每次发送一个字节,等待发送完成;如果发送失败,则阻塞等待完成量;完成量由TX完成中断触发
  • TX DMA方式,串口DMA触发,发送数据;使用数据队列,将数据放入队列,再从队列中取出数据发送;如果发送时队列满了,则阻塞等待

RX中断方式

open

  1. malloc分配fifo缓冲区

可以使用ringbuff改造

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/*

 * Serial FIFO mode

 */

struct rt_serial_rx_fifo

{

    /* software fifo */

    rt_uint8_t *buffer;


    rt_uint16_t put_index, get_index;


    rt_bool_t is_full;

};

read

  1. 从fifo缓冲区中读取数据,一个个字节读取

效率低了,可以直接做逻辑读取lenth长度的数据

ISR

  1. 串口中断中判断为接收中断,进入中断处理函数
  2. 读取串口数据,写入fifo缓冲区,并执行接收完成回调函数

使用while方式一个个字节读取

RX POLL方式

  1. while循环读取串口数据,直到读取到指定长度数据退出

RX DMA方式

open

  1. malloc分配fifo缓冲区
  2. control 调用底层驱动配置DMA

read

  1. 获取fifo缓冲区中数据长度
  2. 从fifo中读取数据
  3. 更新fifo缓冲区读取指针

ISR

  1. 中断处理函数,判断为DMA触发标志;获取DMA传输数据长度

2.UART_RX_DMA_IT_IDLE_FLAG DMA+空闲中断触发

  • 计算接收数据长度

3.UART_RX_DMA_IT_HT_FLAG DMA+半传输中断触发

  • 计算接收数据长度

4.UART_RX_DMA_IT_TC_FLAG,DMA+传输完成中断触发

  1. 更新fifo put索引,计算接收数据长度.执行回调函数

TX POLL方式

  1. while循环发送数据,直到发送完成
  • 调用 put函数发送数据,一个个字节发送,while循环判断发送完成

TX 中断方式

open

  1. 初始化完成量,malloc分配fifo缓冲区

write

  1. while循环发送数据,直到发送完成,一次发送一个字节

2.put后等待完成量唤醒

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//这里使用while,防止put中断触发后,数据还没发送完成

while (serial->ops->putc(serial, *(char*)data) == -1)

{

    rt_completion_wait(&(tx->completion), RT_WAITING_FOREVER);

}

ISR

  1. 执行 RT_SERIAL_EVENT_TX_DONE,触发完成量

TX DMA方式

  • open
  1. malloc dataqueue缓冲区,初始化dataqueque
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// 4个数据可以唤醒

rt_data_queue_init(&(tx_dma->data_queue), 8, 4, RT_NULL);

  • write

使用数据队列push,队列满时,阻塞等待

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result = rt_data_queue_push(&(tx_dma->data_queue), data, length, RT_WAITING_FOREVER);

if (result == RT_EOK)

{

    if (tx_dma->activated != RT_TRUE)

    {

        tx_dma->activated = RT_TRUE;

        /* make a DMA transfer */

        serial->ops->dma_transmit(serial, (rt_uint8_t *)data, length, RT_SERIAL_DMA_TX);

    }

}

else

{

    rt_set_errno(result);

    return0;

}

  • ISR HAL_UART_TxCpltCallback
  1. 获取TX DMA计数,当计数为0时,执行 RT_SERIAL_EVENT_TX_DONE

2.rt_data_queue_pop出队列中的数据,DMA发送完成进入;再次 peek是否还有数据,接着发送

STM32 HAL 串口驱动

1.HAL_USART_Transmit

  • 阻塞发送,直到发送完成,一次发送一个字节

2.HAL_USART_Receive

  • 阻塞接收,直到接收完成,一次接收一个字节

3.HAL_USART_Transmit_IT

  • 仅是使能与设置数据地址,具体实现需要自行编写
  • 设置 pTxBuffPtr指针指向的数据地址,设置 TxXferSize发送数据长度,设置 TxXferCount发送数据计数
  • 使能 USART_IT_TXE中断,发送数据
  • 设置 husart->TxISR执行中断函数

-HAL_USART_IRQHandler中断函数,判断为 USART_IT_TXE中断,发送一个字节数据,直到发送完成指定数据长度,清除中断标志,执行 HAL_USART_TxCpltCallback;

4.HAL_USART_Receive_IT

  • 仅是使能与设置数据地址,具体实现需要自行编写
  • 使能 USART_IT_RXNE中断,接收数据
  • 设置 husart->TxISR执行中断函数

-HAL_USART_IRQHandler中断函数,判断为 USART_IT_RXNE中断,接收一个字节数据;直到中断接收完成需要的数据长度,执行 HAL_USART_RxCpltCallback;

5.HAL_USART_Transmit_DMA

  • 仅是使能与设置数据地址,具体实现需要自行编写
  • 设置 USART_DMATransmitCplt,USART_DMATxHalfCplt,USART_DMAError
  • 设置 pTxBuffPtr指针指向的数据地址,设置 TxXferSize发送数据长度,设置 TxXferCount发送数据计数

-HAL_DMA_IRQHandler中执行 USART_DMATransmitCplt,USART_DMATxHalfCplt,USART_DMAError

6.HAL_USART_Receive_DMA

  • 仅是使能与设置数据地址,具体实现需要自行编写
  • 设置 USART_DMAReceiveCplt,USART_DMARxHalfCplt,USART_DMAError
  • 设置 pRxBuffPtr指针指向的数据地址,设置 RxXferSize接收数据长度,设置 RxXferCount接收数据计数

-HAL_DMA_IRQHandler中执行 USART_DMAReceiveCplt,USART_DMARxHalfCplt,USART_DMAError

7.HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA

  • 仅是使能与设置数据地址,具体实现需要自行编写
  • 启动空闲中断可以执行完成回调

串口驱动V2

  • 串口V1和串口V2驱动实现方式没区别,仅有概念不同,将底层的POLL,中断,阻塞变为了阻塞,非阻塞方式+是否DMA方式来使用

RX 阻塞方式

  1. 没有缓冲区使用POLL方式,一次读取一字节数据,直到读取到指定长度数据退出;
  2. 有缓冲区使用ringbuff方式
  • 初始化ringbuff缓冲区和完成量,使用中断方式
  • 读取时:获取ringbuff缓冲区中数据长度,从ringbuff中读取数据,更新ringbuff缓冲区读取指针

当获取到的长度<需要读取的长度时,完成量阻塞等待

  • 中断中:RT_SERIAL_EVENT_RX_IND时,完成量完成唤醒等待线程;更新ringbuff缓冲区写入指针

RX 非阻塞方式

  • 初始化ringbuff缓冲区,使用DMA方式
  • 读取时:获取ringbuff缓冲区中数据长度,从ringbuff中读取数据,更新ringbuff缓冲区读取指针;

获取长度为0时,外部自行处理判断,内部非阻塞返回

  • 中断中:RT_SERIAL_EVENT_RX_DMADONE时,更新ringbuff缓冲区写入指针

TX 阻塞方式

  1. 没有缓冲区使用POLL方式,一次发送一字节数据,直到发送完成;
  2. 有缓冲区使用ringbuff方式
  • 初始化ringbuff缓冲区和完成量,使用中断方式
  • 写入时:将数据put到ringbuff缓冲区,等待完成量唤醒
  • 中断中:RT_SERIAL_EVENT_TX_DONE时,获取ringbuff获取完成,完成量完成唤醒等待线程;

TX 非阻塞方式

  • 初始化ringbuff缓冲区,使用DMA方式
  • 写入时:将数据push到ringbuff缓冲区,直接返回
  • 中断中:RT_SERIAL_EVENT_TX_DMADONE时,读取ringbuff缓冲区数据,再次push到ringbuff缓冲区

serialX

POLL TX RX 方式

  • 与V1无差别

中断 TX RX 方式

  • 与V1无差别

DMA TX RX 方式

  • 多了一个数组,用于存放DMA数据;再次push到ringbuff缓冲区