SAM4E单片机之旅——17、通过UART进行标准IO

交互还是很有必要的,而且使用键盘和显示器的交互效率还是很高的。当然,可以直接使用UART进行字符的输入和输出。但是又何必浪费了C的标准输入输出的格式控制之类的功能呢?

这次内容就是使用scanf() printf() 函数进行PC和开发板的交互。

一、 C标准函数库

与硬件相关的功能,最终都需要直接访问硬件。这一点,C的标准函数库的实现面对众多的硬件设备,已经无能为力了。

Atmel Studio使用的C标准库的实现疑似Newlib

在工程的 ASF\sam\utils\syscalls\gcc\syscalls.c 文件中,ASF已经实现了若干需要自己实现的函数了(这个文件虽然叫syscall,但是可能只是因遵守unix的习惯起的。因为这里没有操作系统,也就没有“系统调用”一说了)。但是类似输入输出这些定制性较高的实现就没有默认的实现。

Newlib的大部分文件读写功能是通过_read()_write() 函数实现了。所以实现了这两个函数就可以实现标准输入输出了。函数的签名及参数含义可以google。

二、 实现

注意需要先完成UART的配置工作。

在具体的实现就很简单了。在实现时,可以不对目标文件进行判断,而对所有的输入输出均通过UART完成。若需要判断目标文件是否为标准输入输出,以及在检测到错误时对这个错误进行报告,就需要包含以下头文件:

#include <unistd.h>
#include <errno.h>
  • _write:

    int _write(int file,const char *ptr,int len)
    {
    // 只处理标准输出
    if (file == STDOUT_FILENO){
    for (int i = 0; i<len ; ++i){
    // 通过UART写出数据
    while (!(UART0->UART_SR & UART_SR_TXRDY));
    UART0->UART_THR = ptr[i];
    }
    return len;
    }else {
    errno = EBADF;
    return -1;
    }
    }
  • _read:

    int _read (int file, char *ptr, int len)
    {
    // 只处理标准输入
    if (file == STDIN_FILENO){
    int i;
    for (i = 0; i < len; i++){
    // 通过UART读入数据
    while(!(UART0->UART_SR & UART_SR_RXRDY));
    ptr[i] = UART0->UART_RHR;
    /* 当读到换行符时返回
    if ('\n' == ptr[i])
    return i;
    }
    return i; /* 缓o冲?区?已°?慢y */
    }else{
    errno = EBADF;
    return -1;
    }
    }
  • 测试,以下代码获取UART的输入,并通过UART重新输出:

    #include <stdio.h>
    printf("-I- Test for stdio through UART0\r\n");
    char readbuf[64];
    while (1)
    {
    printf("-I- Input something...\r\n");
    scanf("%s", readbuf);
    printf("Output: %s\r\n",readbuf);
    }

注意,PC端在发送数据时需要加上换行符

三、 ASF中使用

因为这是一个很常用的功能,所以在ASF中也有实现。在ASF中不但可以进行一些配置,而且在使用的时候真正需要编写的代码只有几行,甚至这几行代码也可以完全参考(抄)ASF示例中的代码。

  1. 添加模块Standard serial I/O

  2. conf_board.h里面已经默认声明了相应的宏了:

    /* Configure UART pins */
    #define CONF_BOARD_UART_CONSOLE
  3. conf_uart_serial.h 里,已经有了使用UART相关的参考设置代码了。删去参考代码前面的注释符号即可:

    /* A reference setting for UART */
    /** UART Interface */
    #define CONF_UART CONSOLE_UART
    /** Baudrate setting */
    #define CONF_UART_BAUDRATE 115200
    /** Parity setting */
    #define CONF_UART_PARITY UART_MR_PAR_NO
  4. 调用stdio_serial_init初始化串行标准I/O:

    const usart_serial_options_t uart_serial_options = {
    .baudrate = CONF_UART_BAUDRATE,
    .paritytype = CONF_UART_PARITY
    };
    /* Configure console UART. */
    sysclk_enable_peripheral_clock(CONSOLE_UART_ID);
    stdio_serial_init(CONF_UART, &uart_serial_options);
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