【星闪】Hi2821 | UART通用异步收发器 + 串口中断收发例程
1. 简介
UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通用异步收发器，是一种串行、异步、全双工的通信协议，用于设备间的数据传输。一般串口通信的数据包如下图：
通常由起始位、数据位、校检位和停止位组成。
- 起始位：1位，用于标志数据包的开始；
- 数据位：5-9位，包含要发送的数据；
- 校检位：0-1位，可选无校检、奇校检和偶校检；
- 停止位：1-2位，标志数据包的结束。
在配置串口时有一个很重要的参数——波特率，它定义接口收发数据的速率。因为UART是异步通讯，没有时钟线，所以通讯双方需要保持同样的速率才能正常通信。波特率表示的是每秒传输的比特数，常见的有9600bps和115200bps。
2. 硬件配置
Hi2821一共有3个UART——UART0（UART_L0）、UART1（UART_H0）、UART2（UART_L1）。其中UART0是默认作为系统debug和程序烧录的接口，其余的用户都可配置。
UART支持流控工作模式，并支持配置RTS。内置 64×8 的 TX FIFO 以及 RX FIFO。支持接收 FIFO 中断、发送 FIFO 中断、接收超时中断、错误中断等中断屏蔽与响应。
3. 例程
3.1 Kconfig
SDK是默认开启对UART的编译的，仅需要使能串口发送中断即可。
3.2 代码
#include "soc_osal.h"
#include "app_init.h"
#include "common_def.h"
#include "securec.h"
#include "pinctrl.h"
#include "gpio.h"
#include "uart.h"#include <string.h>
#include <stdint.h>#define UART_TX_GPIO 17
#define UART_RX_GPIO 18#define UART_BUS UART_BUS_1
#define UART_BUF_LEN 64static uint8_t rx_buf[UART_BUF_LEN] = {0};static uart_buffer_config_t buf_conf = {.rx_buffer = rx_buf,.rx_buffer_size = UART_BUF_LEN
};static const char* tx_msg = "Hello from hi2821";static void uart_read_int_handler(const void *buffer, uint16_t length, bool error)
{unused(error);if (buffer == NULL || length == 0) {osal_printk("buffer empty or receive error\r\n");return;}osal_printk("receive %d bytes of data: %s\r\n", length, (const char*) buffer);
}static void uart_write_int_handler(const void *buffer, uint32_t length, const void *params)
{unused(params);osal_printk("write %d bytes of data: %s\r\n", length, (const char*) buffer);
}void app_main(void *unused)
{UNUSED(unused);/* 初始化GPIO */uapi_pin_set_ie(UART_RX_GPIO, PIN_IE_1);uapi_pin_set_mode(UART_TX_GPIO, HAL_PIO_UART_H0_TXD);uapi_pin_set_mode(UART_RX_GPIO, HAL_PIO_UART_H0_RXD);/* 初始化UART */uart_attr_t attr = {.baud_rate = 115200, // 波特率.data_bits = UART_DATA_BIT_8, // 8位数据位.stop_bits = UART_STOP_BIT_1, // 1位停止位.parity = UART_PARITY_NONE, // 无校检.flow_ctrl = UART_FLOW_CTRL_NONE // 无流控};uart_pin_config_t pin_config = {.tx_pin = UART_TX_GPIO,.rx_pin = UART_RX_GPIO,.cts_pin = PIN_NONE,.rts_pin = PIN_NONE};uapi_uart_deinit(UART_BUS);uapi_uart_init(UART_BUS, &pin_config, &attr, NULL, &buf_conf);uapi_uart_register_rx_callback(UART_BUS, UART_RX_CONDITION_FULL_OR_SUFFICIENT_DATA_OR_IDLE, 1, uart_read_int_handler);while (1) {/* 串口发送 */errcode_t ret = uapi_uart_write_int(UART_BUS, (const uint8_t*) tx_msg, strlen(tx_msg), NULL, uart_write_int_handler);if (ret == ERRCODE_SUCC) {osal_printk("send message succ\r\n");} else {osal_printk("send message failed, err: %08X\r\n", ret);}osal_msleep(2000);}
}
1. 初始化 Pinctrl。
例程中使用的是 UART1，对应 UART_H0，调 uapi_pin_set_mode 函数使能管脚的复用。如果 Kconfig 里面使能了 CONFIG_PINCTRL_SUPPORT_IE，那么还需要调 uapi_pin_set_ie 使能串口接收管脚的输入功能。
2. 初始化 UART。
串口的初始化（中断模式）需要三个结构体——uart_attr_t、uart_pin_config_t 和 uart_buffer_config_t，定义如下：
typedef struct uart_attr {uint32_t baud_rate; /*!< @if Eng UART baud rate@else UART波特率 @endif */uint8_t data_bits; /*!< @if Eng UART data bits, For details see .@else UART数据位，参考 @ref uart_data_bit_t @endif */uint8_t stop_bits; /*!< @if Eng UART stop bits, For details see .@else UART数据位，参考 @ref uart_stop_bit_t @endif */uint8_t parity; /*!< @if Eng UART parity, For details see .@else UART 奇偶校验位，参考 @ref uart_parity_t @endif */uint8_t flow_ctrl; /*!< @if Eng UART flow control, For details see @ref uart_flow_ctrl_t.@else UART 流控，参考 @ref uart_flow_ctrl_t @endif */
} hal_uart_attr_t;typedef struct {pin_t tx_pin; /*!< @if Eng Transmission PIN.@else 发送引脚 @endif */pin_t rx_pin; /*!< @if Eng Reception PIN.@else 接收引脚 @endif */pin_t cts_pin; /*!< @if Eng Clear to send PIN.@else 发送就绪引脚 @endif */pin_t rts_pin; /*!< @if Eng Request to send PIN to use.@else 接收就绪引脚 @endif */
} hal_uart_pin_config_t;typedef struct uart_buffer_config {void *rx_buffer; /*!< @if Eng Reception buffer pointer.@else 接收数据的buffer指针 @endif */size_t rx_buffer_size; /*!< @if Eng Reception buffer size in bytes.@else 接收Buffer的长度 @endif */
} uart_buffer_config_t;
uart_attr_t 结构体用于配置通讯的参数，例程中是配置为常见的 115200bps，8位数据位，无校检，1位停止位。
uart_pin_config_t 结构体用于配置通讯管脚，例程中没有用到流控，所以只需设置发送和接收管脚即可，我这里设置的是 IO17 和 IO18。
uart_buffer_config_t 结构体用于设置接收缓冲区。
在初始化 UART 前建议调 uapi_uart_deinit 函数反初始化一下，然后再调 uapi_uart_init 函数初始化 UART。
对于中断模式下的数据接收，需调 uapi_uart_register_rx_callback 函数去注册接收回调。参数一为 UART 的总线号；参数二为中断回调的触发条件，有以下可选项：
typedef enum uart_rx_condition {/** @if Eng A call-back will be made if the RX data pauses or there is no more RX buffer space. \n* So data is no longer being accepted. When registering this condition, a back-log of.* @else 如果数据接收暂停，或者接收缓存已经满了，就触发数据接收回调，\n* 在接收回调处理过程中接收到的UART数据，会直接丢弃。* @endif */UART_RX_CONDITION_FULL_OR_IDLE = (UART_RX_CONDITION_MASK_FULL | UART_RX_CONDITION_MASK_IDLE),/** @if Eng A call-back will be made as soon as possible after the specified amount of data is* received or there is no more RX buffer space. \n* So data is no longer being accepted. More than the requested data may be* provided to the call-back if there was a back-log of received data.* @else 如果接收缓存已满，或者接收的数据量到达指定的数据长度，就触发数据接收回调，\n* 在接收回调处理过程中接收到的UART数据，会直接丢弃。* 如果存在接收数据的积压数据，则可以向回调提供超过请求的数据。 @endif */UART_RX_CONDITION_FULL_OR_SUFFICIENT_DATA = (UART_RX_CONDITION_MASK_FULL | UART_RX_CONDITION_MASK_SUFFICIENT_DATA),/** @if Eng A call-back will be made if the RX data buffer is full or* the specified number of bytes has been received or there is a pause. \n* So data is no longer being accepted.* @else 如果接收缓存已满，或者接收的数据量到达指定的数据长度，或者接收数据暂停，就触发数据接收回调，\n* 在接收回调处理过程中接收到的UART数据，会直接丢弃。 @endif */UART_RX_CONDITION_FULL_OR_SUFFICIENT_DATA_OR_IDLE = (UART_RX_CONDITION_MASK_FULL |UART_RX_CONDITION_MASK_SUFFICIENT_DATA |UART_RX_CONDITION_MASK_IDLE)
} uart_rx_condition_t;
参数三为中断触发的缓冲区数据阈值，即当接收的数据量达到该阈值才会触发回调函数，函数执行完后缓冲区就会清空重新计数；参数四就是回调函数的指针，回调中例程只是简单地打印了接收到的数据。
3. 主函数。
任务循环里面调用 uapi_uart_write_int 函数定期向串口发送数据；参数一为 UART 总线号；参数二为要发送的数据；参数三为数据的长度；参数四为回调函数的用户参数；参数五为回调函数指针。回调函数里面也是简单地打印发送的数据。
3.3 测试
测试时需额外准备一个串口调试助手，接线按照发送管脚和接收管脚两两连接的线序，同时两者间的地线也要相连。
固件烧录后能看到串口助手不断打印单片机串口发送过来的数据，串口助手中发送数据到单片机，单片机的log同样能打印发送过来的数据。
