【GD32H757Z海棠派开发板使用手册】第十讲 USART-中断串口收发实验

10.1实验内容

通过本实验主要学习以下内容：

• 使用中断进行串口收发

10.2实验原理

10.2.1串口寄存器介绍

串口有几个非常重要的寄存器需要读者理解。

数据接收寄存器（USART_RDATA）

数据发送寄存器（USART_RDATA）

发送时，除了发送数据寄存器，还有一个移位寄存器，当数据写入数据寄存器中，移位寄存器空闲的情况下，数据从数据寄存器中转移到移位寄存器，移位寄存器按照低bit——高bit的顺序将数据移位到IO口上。

接收时，接收到的数据保存在数据接收寄存器中，CPU或DMA可以从该寄存器中读接收到的数据。

状态寄存器（USART_STAT ）

我们需要特别理解TBE、TC、RBNE、IDLE、OREE这几位。

1. TBE（发送空）：这个位置“1”表示现在可以往数据寄存器中写数据了，当移位寄存器空闲时，写入到数据寄存器中的数据则会转移到移位寄存器中，串口开始对外发送数据；
2. TC（发送完成）：发送数据时，当数据寄存器和移位寄存器都为空时，表示所有的数据都已经完成了，则TC置“1”，所以当连续发数据时，最后一个字节从移位寄存器中发送完，TC才会置起。
3. RBNE（接受非空）：当串口接受到一个字节数据，RBNE置“1”，此时CPU可以去数据寄存器中取数据，当使用了DMA接受，DMA自动将数据寄存器中数据搬走，当数据寄存器数据被读走/搬走，RBNE位自动清“0”；
4. IDLE（空闲）：该标志位用于检测接受空闲，当串口接受最后一个字节后，再往后一个字节时间内，没有接受到新的数据，则该位置“1”；

IDLE一般用于串口DMA接受中，DMA接受中，MCU无法知道发送方的数据个数，所以可以通过判断IDLE位（或IDLE中断）来判断发送方一帧数据发送结束了。

5. OREE（溢出错误）：当RBNE置位的情况，又接收到一个字节数据，则OREE位置“1”。

以上就是串口寄存器的介绍。本实验就是使用TBE中断和RBNE中断来实现中断收发数据，实验原理是RBNE中断用来接受数据，IDLE中断用于判断发送方数据结束，TBE中断用于发送数据。

10.3硬件设计

本实验使用P1接口的PA9和PA10实现串口功能，硬件设计请见上一章。

10.4代码解析

10.4.1串口中断发送函数

在driver_uart.c中定义了串口中断发送函数：

C Drv_Err driver_uart_int_transmit(typdef_uart_struct *uartx,uint8_t *pbuff,uint16_t length) { __IO uint64_t timeout = driver_tick; while(uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.SendState==1){ if((timeout+UART_TIMEOUT_MS) <= driver_tick) {               uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.SendState=0; return DRV_ERROR; } } uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.SendSuccess=0; uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.SendState=1; uartx->uart_control.p_Send=pbuff; uartx->uart_control.SendSize=length; uartx->uart_control.SendCount=0; usart_flag_clear(uartx->uart_x,USART_FLAG_TC); usart_interrupt_enable(uartx->uart_x,USART_INT_TBE); return DRV_SUCCESS; }

10.4.2串口中断接受函数

在driver_uart.c中定义了串口中断接受函数：

C Drv_Err driver_uart_int_receive(typdef_uart_struct *uartx,uint8_t *pbuff,uint16_t length) { __IO uint64_t timeout = driver_tick; while(uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecState==1){ if((timeout+UART_TIMEOUT_MS) <= driver_tick) {               uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecState=0; return DRV_ERROR; } } if(usart_flag_get(uartx->uart_x,USART_FLAG_ORERR)) { usart_flag_clear(uartx->uart_x,USART_FLAG_ORERR); } uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecSuccess=0; uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecState=1; uartx->uart_control.p_Rec=pbuff; uartx->uart_control.RecSize=length; uartx->uart_control.RecCount=0; usart_flag_clear(uartx->uart_x,USART_FLAG_IDLE); usart_interrupt_enable(uartx->uart_x,USART_INT_RBNE); usart_interrupt_enable(uartx->uart_x,USART_INT_IDLE); return DRV_SUCCESS; }

10.4.3main函数实现

以下为main函数代码：

C int main(void) { //延时、共用驱动部分初始化 driver_init(); //初始化UART为中断模式，注册接受完成（IDLE）回调函数 BOARD_UART.uart_mode_tx=MODE_INT; BOARD_UART.uart_mode_rx=MODE_INT; BOARD_UART.uart_idle_callback=user_receive_complete_callback; bsp_uart_init(&BOARD_UART); bsp_led_init(&LED2); bsp_led_init(&LED1); bsp_led_on(&LED2); bsp_led_off(&LED1); //使能UART中断 nvic_irq_enable(USART0_IRQn,2,0); delay_ms(100); printf_log("uart interrupt mode sends and receives loopback packets of indefinite length.\r\n"); //启动UART中断接受，最长100byte driver_uart_int_receive(&BOARD_UART,uart_rec_buff,100); while (1) { //查询到接受完成回调函数标志 if(uart_receive_complete_flag==SET) { uart_receive_complete_flag=RESET; //启动中断方式发送刚接受到的数据 driver_uart_int_transmit(&BOARD_UART,uart_send_buff,uart_receive_count); printf_log("\r\n The received data is %s\r\n",uart_send_buff); memset(uart_send_buff,0,100); } } }

本例程main函数首先进行了延时函数初始化，再初始化UART为中断模式，接着配置串口BOARD_UART，开启串口中断NVIC，这里使用到了IDLE中断，TBE中断和RBNE中断，然后配置串口D中断接受，最长100个字节，所以我们可以给串口发送100个字节以下长度的数据。在while（1）循环中循环查询uart_receive_complete_flag标志位，当该标志位为“SET”时，表示IDLE中断被触发，一帧数据接受完，最后将接收到的帧数据通过中断发送方式原封不动发送到串口上。

10.4.4中断函数

在bsp_uart.c中定义了串口中断处理函数

C void USART0_IRQHandler(void) { driver_uart_int_handler(&BOARD_UART); }

在driver_uart.c中定义了driver_uart_int_handler函数：

C Drv_Err driver_uart_int_handler(typdef_uart_struct *uartx) { Drv_Err uart_state=DRV_SUCCESS; if(usart_interrupt_flag_get(uartx->uart_x,USART_INT_FLAG_RBNE)!=RESET) { if(uartx->uart_control.RecCount < uartx->uart_control.RecSize){ uartx->uart_control.p_Rec[uartx->uart_control.RecCount]=usart_data_receive(uartx->uart_x); uartx->uart_control.RecCount++; } else{ usart_data_receive(uartx->uart_x); uart_state=DRV_ERROR; //err 溢出 } if(uartx->uart_rbne_callback!=NULL){ uartx->uart_rbne_callback(uartx); } //callback if(uartx->uart_control.RecCount == uartx->uart_control.RecSize){ uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecSuccess=1; uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecState=0; uartx->uart_control.RecCount=0; } } if(usart_interrupt_flag_get(uartx->uart_x,USART_INT_FLAG_IDLE)!=RESET) { usart_interrupt_flag_clear(uartx->uart_x,USART_INT_FLAG_IDLE); if( (uartx->uart_mode_rx==MODE_INT && uartx->uart_control.RecCount>0) \ ||(uartx->uart_mode_rx==MODE_DMA && dma_transfer_number_get(uartx->uart_rx_dma->dmax,uartx->uart_rx_dma->dma_chx)!=uartx->uart_control.RecSize)) { uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecSuccess=1; uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.RecState=0; if(uartx->uart_mode_rx==MODE_DMA){ uartx->uart_control.RecCount=uartx->uart_control.RecSize-dma_transfer_number_get(uartx->uart_rx_dma->dmax,uartx->uart_rx_dma->dma_chx); } //callback if(uartx->uart_idle_callback!=NULL){ uartx->uart_idle_callback(uartx); } } } if(usart_interrupt_flag_get(uartx->uart_x,USART_INT_FLAG_TBE)!=RESET) { usart_data_transmit(uartx->uart_x,uartx->uart_control.p_Send[uartx->uart_control.SendCount]); uartx->uart_control.SendCount++; if(uartx->uart_tbe_callback!=NULL){ uartx->uart_tbe_callback(uartx); } if(uartx->uart_control.SendCount >= uartx->uart_control.SendSize) { uartx->uart_control.SendCount=0; usart_interrupt_disable(uartx->uart_x, USART_INT_TBE); usart_interrupt_enable(uartx->uart_x, USART_INT_TC); } } if(usart_interrupt_flag_get(uartx->uart_x,USART_INT_FLAG_TC)!=RESET) { usart_interrupt_disable(uartx->uart_x, USART_INT_TC); usart_flag_clear(uartx->uart_x,USART_FLAG_TC); if( !(uartx->uart_mode_rx==MODE_DMA && dma_transfer_number_get(uartx->uart_tx_dma->dmax,uartx->uart_tx_dma->dma_chx)!=0) ) { uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.SendSuccess=1; uartx->uart_control.Com_Flag.Bits.SendState=0; if(uartx->uart_tc_callback!=NULL){ uartx->uart_tc_callback(uartx); } uartx->uart_control.SendCount=0; } } if(usart_flag_get(uartx->uart_x,USART_FLAG_ORERR)==SET) { usart_flag_clear(uartx->uart_x,USART_FLAG_ORERR); uart_state=DRV_ERROR; } return uart_state; }

10.5实验结果

使用串口调试助手发送一帧数据到MCU，MCU会将这帧数据回发到串口调试助手中。

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