漫谈LiteOS之开发板-串口（基于GD32450i-EVAL）

1串口

1.1 定义

    串口即串行端口，泛指采用所有采用串口通信时序的接口，一般在嵌入式中默认为UART口。

1.2 串口的作用

    （1）通过串口将程序下载到开发板。

    （2）显示调试日志实现对于运行程序的监控。

    （3）通过串口发送或接收命令实现终端与开发板的信息交互。

2 串口通信

2.1 定义

    在串口中，数据按顺序一位一位的传输，该传输方式成为串口通信。

2.2 串口通信的传输方向

    （1）单工：数据只可以沿一个方向传输。

    （2）半双工：数据可以分时的沿着两个方向传输，即不能同时进行。

    （3）全双工：数据可以同时进行双向传输。

2.3 波特率

    波特率指的是每秒传输多少位数据，即传输率。常用波特率为9600和115200。

2.4 数据包

     数据包 = 起始位 + 数据位 + 校验位 + 结束位

3 GD32F450i的串口

    对于GD32F450i开发板主要通信接口包含4个USART（USART0/1/2/5）和4个UART（UART3/4/6/7）。以USART0为例，具体原理图如图1所示。

图1 串口原理图

   由上图可知，引脚PA9和PA10位串口USART0的数据输入（接收）引脚RX和数据输出引脚TX。

4 串口初始化的步骤

    （1）使能GPIO的时钟。

    （2）使能UART0的时钟。

    （3）设置USART TX的引脚或端口。

    （4）设置USART RX的引脚或端口。

    （5）设置USART TX对应引脚为推挽输出工作模式。

    （6）设置USART RX对应引脚为推挽输出工作模式。

    （7）设置波特率为115200。

    （8）使能Rx、Tx端口。

4.1 串口模式

    （1）普通模式：在主函数中接收函数，输出字符串到串口。

    1）开发环境

    Windows、Keil、Jlink下载器、GD32F450i-EVAL（2019）

    注意：若使用的MDK版本为Keil5.25以后，打开项目时以及使用J-Link下载器烧录程序时可能会报错，针对可能出现的问题进行分析以及解决，链接为https://bbs.huaweicloud.com/blogs/123604。

            2）程序重点

  为实现通过printf函数打印字符串和输出实时数据到串口助手，需要重写fputc函数，同时添加头文件 #include "stdio.h"，重写函数如下所示。

       int fputc(int ch, FILE *f)

     {

            usart_data_transmit(EVAL_COM1, (uint8_t)ch);

            while(RESET == usart_flag_get(EVAL_COM1, USART_FLAG_TBE));

            return ch;

       }

    3）硬件连接

    连接USB供电线后，将J-Link下载器连接到开发板的JTAG接口上，之后连接到PC端，若LED5点亮说明选择了正确的启动方式，供电正常。硬件连接图如图2所示。供电方式选择GD-Link，串口采用九孔com口串口线（本文中使用杜邦线代替）连接。

图2 硬件连接图

之后点击keil5的编译和烧录按钮，如图3所示。

图3 编译与烧录

    上述过程实现了下载程序到开发板，用跳线帽将JP5跳到USART0上，并将串口线连接到开发板的COM0上，例程首先将输出“USART printf example: please press theTamper key”到超级终端。按下 Tamper 键，串口继续输出“USART printf example”。

    通过串口输出的信息如图4所示。

图4 串口输出（一）

    （2）中断模式：产生的不影响主程序运行。

    主函数中需要使能接收中断和发送中断即分别将对RBNE和TBE状态寄存器进行操作，触发中断。测试时首先，所有的LED灯亮灭一次。然后EVAL_COM0将首先输出数组 tx_buffer 的内容（从 0x00 到 0xFF）到支持 hex 格式的串口助手并等待接收由串口助手发送的 BUFFER_SIZE 个字节的数据。MCU 将接收到的串口助手发来的数据存放在数组 rx_buffer 中。在发送和接收完成后，将比较 tx_buffer 和rx_buffer 的值，如果结果相同，LED1，LED2，LED3 轮流闪烁；如果结果不相同，LED1，LED2，LED3 一起闪烁。

    通过串口输出的信息如图5所示。

图5 串口输出图（二）

    （3）DMA模式：与主函数互不影响，独立运行。

    主函数中需要先使能USART0的发送和接收DMA通道，触发DMA。对于测试，DMA测试过程与中断方式相同。

    通过串口输出的信息如6所示。

图6 串口输出（三） 

            通过以上的开发流程，对于物联网中的串口有了更深的认识。

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