K210应用5-使用中断方式通过UART接收数据

2023-12-14 22:09:39

使用中断方式通过UART接收数据

实验目的

本节实验目的为实现串口发送和接收。这一节计划采取中断的方式来实现串口接收，K210串口接收到0x00，则熄灭前节提到的红色LED灯，并通过串口打印Red Led Off，否则，则点亮前节提到的红色LED灯，并通过串口打印Red Led On。

实验准备

1)、带UART和发光二极管(LED)的K210开发板一块，用于实践并查看实验现象；

2)、官方裸机编程指导手册：kendryte_standalone_programming_guide，用于查阅SDK中接口说明。

实验原理

串口通信是指外设和计算机间，通过数据线、地线和控制线等，按位进行数据传输的一种通信方式，传输方式为一个字符一个字符的传输，每个字符一位一位的传输，先传输低位，再传输高位，并且传输每个字符时，总是以起始位开始，以停止位结束，位于位之间可根据自己需求，设置时间间隔，这个时间间隔对应波特率；而对于有些场景，为了保证数据的可靠性，还需加上校验位，称之为奇偶校验位，以此来校验传输数据的正确性。如果两台设备之间需要通过串口进行通信，上面提到的波特率、数据位、停止位和奇偶校验位等这些必要参数，必须设置一致，才能进行串口通信。另外，串口通信支持全双工通信，即：使用一根数据线发送数据的同时，可以用另一个数据线进行数据接收。

硬件设计

硬件电路图如下：

软件设计

软件流程图如下：

软件实现

根据硬件设计和软件设计可知，本节应用实现步骤如下：

1）、设置引脚复用功能：由硬件原理图可知：我们需要将IO12设置为GPIOHS功能，IO4和IO5设置为UART的RX和TX功能，如下图：

2）、LED初始化，如下图：

3）、UART初始化，如下图：

4）、实现uart3接收中断回调函数，在接收中断回调函数中，实现串口接收和记录接收数据长度，如下图：

5）、通过UART发送提示信息，如下图：

6）、判断是否接收到数据，如果接收到数据，判断接收到的控制命令类型，根据接收到的控制命令，进行相应的操作，如下图：

根据上述实现步骤，最终代码如下：

#include <fpioa.h>
#include <gpiohs.h>
#include <uart.h>
#include <plic.h>
#include <sysctl.h>
#include <stdio.h>
#include <sleep.h>

#define LED_R_PIN  (12)
#define LED_R_GPIOHSNUM (0)
#define LED_R_FUNC (FUNC_GPIOHS0+LED_R_GPIOHSNUM)

#define UART3_RX_PIN (4)
#define UART3_TX_PIN (5)
#define UART3_NUM (UART_DEVICE_3)
#define UART3_RX_FUNC (FUNC_UART1_RX+UART3_NUM*2)
#define UART3_TX_FUNC (FUNC_UART1_TX+UART3_NUM*2)

/*********************************
 * 管脚功能初始化
 ********************************/
void init_hardware(void)
{
    // 将红色LED管脚设置复用为GPIOHS
    fpioa_set_function(LED_R_PIN, LED_R_FUNC);
    // 将UART管脚设置复用为UART
    fpioa_set_function(UART3_RX_PIN, UART3_RX_FUNC);
    fpioa_set_function(UART3_TX_PIN, UART3_TX_FUNC);
}
/*********************************
 * LED初始化
 ********************************/
void init_led(gpio_pin_value_t value)
{
    // 设置输出
    gpiohs_set_drive_mode(LED_R_GPIOHSNUM, GPIO_DM_OUTPUT);
    // 设置初始电平状态
    gpiohs_set_pin(LED_R_GPIOHSNUM, value);
}
/*********************************
 * 控制LED亮灭
 ********************************/
void ctl_led(gpio_pin_value_t value)
{
    gpiohs_set_pin(LED_R_GPIOHSNUM, value);
}

struct RCVBUF {
    char buf[128];
    unsigned char len;
};
/*********************************
 * UART接收中断回调函数
 ********************************/
int irq_uart3_rcv(void *ctx)
{
    struct RCVBUF *rcv_buf = (struct RCVBUF *)ctx;
    rcv_buf->len = uart_receive_data(UART3_NUM, rcv_buf->buf, 1);

    return 0;
}
/*********************************
 * UART初始化
 ********************************/
void init_uart(struct RCVBUF *rcv_buf)
{
    // 初始化 uart
    uart_init(UART3_NUM);
    // 设置 uart 工作模式
    uart_set_work_mode (UART3_NUM , UART_NORMAL);
    // 设置 UART 相关参数
    uart_config (UART3_NUM , 115200 , UART_BITWIDTH_8BIT , UART_STOP_1 , UART_PARITY_NONE);

    // 初始化外部中断
    plic_init();
    // 注册 UART 中断函数
    uart_irq_register (UART3_NUM, UART_RECEIVE, irq_uart3_rcv, rcv_buf , 1);
    // 设置接收中断 触发 FIFO 深度
    uart_set_receive_trigger(UART3_NUM, UART_RECEIVE_FIFO_1);
     // 使能系统中断，如果使用中断，一定要开启系统中断
    sysctl_enable_irq();
}

int main(int argc, char **argv)
{
    init_hardware();
    init_led(GPIO_PV_HIGH);
    struct RCVBUF rcv_buf = {
        .len = 0,
    };
    init_uart(&rcv_buf);
    uart_send_data(UART3_NUM, "CTL LED:[0:OFF/1:ON] \r\n", sizeof("CTL LED:[0:OFF/1:ON] \r\n"));
    while (1)
    {
        if(rcv_buf.len != 0)
        {
            uart_send_data(UART3_NUM, "rcv_buf.len:", sizeof("rcv_buf.len:"));
            uart_send_data(UART3_NUM, (char *)&rcv_buf.len, sizeof(rcv_buf.len));
            if(rcv_buf.buf[0] == 0)
            {
                uart_send_data(UART3_NUM, "LER_R OFF! \r\n", sizeof("LER_R OFF! \r\n"));
                ctl_led(GPIO_PV_HIGH);
            }
            else
            {
                uart_send_data(UART3_NUM, "LER_R ON! \r\n", sizeof("LER_R ON! \r\n"));
                ctl_led(GPIO_PV_LOW);
            }
            uart_send_data(UART3_NUM, "CTL LED:[0:OFF/1:ON] \r\n", sizeof("CTL LED:[0:OFF/1:ON] \r\n"));
            rcv_buf.len = 0;
        }
        usleep(20000);  
    }
    return 0;
}