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UART指异步收发传输器#xff08;Universal Asynchronous Receiver/Transmitter#xff09;#xff0c;是通用串行数据总线#xff0c;用于异步通信。该总线双向通信#xff0c;可以实现全双工传输。
两个UART设备的连接示意图如下#xff0c;UART与其他模块一…功能简介
UART指异步收发传输器Universal Asynchronous Receiver/Transmitter是通用串行数据总线用于异步通信。该总线双向通信可以实现全双工传输。
两个UART设备的连接示意图如下UART与其他模块一般用2线图1或4线图2相连它们分别是 TX发送数据端和对端的RX相连。 RX接收数据端和对端的TX相连。 RTS发送请求信号用于指示本设备是否准备好可接受数据和对端CTS相连。 CTS允许发送信号用于判断是否可以向对端发送数据和对端RTS相连。
图 1 2线UART设备连接示意图 图 2 4线UART设备连接示意图 UART通信之前收发双方需要约定好一些参数波特率、数据格式起始位、数据位、校验位、停止位等。通信过程中UART通过TX发送给对端数据通过RX接收对端发送的数据。当UART接收缓存达到预定的门限值时RTS变为不可发送数据对端的CTS检测到不可发送数据则停止发送数据。
UART接口定义了操作UART端口的通用方法集合包括 打开/关闭UART设备 读写数据 设置/获取UART设备波特率 设置/获取UART设备属性
基本概念 异步通信 异步通信中数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端逐帧发送通过传输线被接收设备逐帧接收。发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收这两个时钟源彼此独立互不同步。异步通信以一个字符为传输单位通信中两个字符间的时间间隔是不固定的然而在同一个字符中的两个相邻位代码间的时间间隔是固定的。 全双工传输Full Duplex 此通信模式允许数据在两个方向上同时传输它在能力上相当于两个单工通信方式的结合。全双工可以同时进行信号的双向传输。
运作机制
在HDF框架中UART接口适配模式采用独立服务模式如图3所示。在这种模式下每一个设备对象会独立发布一个设备服务来处理外部访问设备管理器收到API的访问请求之后通过提取该请求的参数达到调用实际设备对象的相应内部方法的目的。独立服务模式可以直接借助HDF设备管理器的服务管理能力但需要为每个设备单独配置设备节点增加内存占用。
独立服务模式下核心层不会统一发布一个服务供上层使用因此这种模式下驱动要为每个控制器发布一个服务具体表现为 驱动适配者需要实现HdfDriverEntry的Bind钩子函数以绑定服务。 device_info.hcs文件中deviceNode的policy字段为1或2不能为0。
UART模块各分层作用 接口层提供打开UART设备、UART设备读取指定长度数据、UART设备写入指定长度数据、设置UART设备波特率、获取设UART设备波特率、设置UART设备属性、获取UART设备波特率、设置UART设备传输模式、关闭UART设备的接口。 核心层主要提供UART控制器的创建、移除以及管理的能力通过钩子函数与适配层交互。 适配层主要是将钩子函数的功能实例化实现具体的功能。
图 3 UART独立服务模式结构图 约束与限制
UART模块UartSetTransMode接口设置传输模式在Linux中不支持仅为空实现。
使用指导
场景介绍
UART模块应用比较广泛主要用于实现设备之间的低速串行通信例如输出打印信息当然也可以外接各种模块如GPS、蓝牙等。
接口说明
UART模块提供的主要接口如表1所示具体API详见//drivers/hdf_core/framework/include/platform/uart_if.h。
表 1 UART驱动API接口功能介绍
接口名接口描述DevHandle UartOpen(uint32_t port)UART获取设备句柄void UartClose(DevHandle handle)UART释放设备句柄int32_t UartRead(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t size)从UART设备中读取指定长度的数据int32_t UartWrite(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t size)向UART设备中写入指定长度的数据int32_t UartGetBaud(DevHandle handle, uint32_t *baudRate)UART获取波特率int32_t UartSetBaud(DevHandle handle, uint32_t baudRate)UART设置波特率int32_t UartGetAttribute(DevHandle handle, struct UartAttribute *attribute)UART获取设备属性int32_t UartSetAttribute(DevHandle handle, struct UartAttribute *attribute)UART设置设备属性int32_t UartSetTransMode(DevHandle handle, enum UartTransMode mode)UART设置传输模式 说明 本文涉及的UART所有接口支持内核态及用户态使用。 开发步骤
使用UART的一般流程如下图所示。
图 4 UART使用流程图 获取UART设备句柄
在使用UART进行通信时首先要调用UartOpen获取UART设备句柄该函数会返回指定端口号的UART设备句柄。
DevHandle UartOpen(uint32_t port);
表 2 UartOpen参数和返回值描述
参数参数描述portuint32_t类型UART设备号返回值返回值描述NULL获取UART设备句柄失败设备句柄UART设备句柄
假设系统中的UART端口号为1获取该UART设备句柄的示例如下
DevHandle handle NULL; // UART设备句柄
uint32_t port 1; // UART设备端口号handle UartOpen(port);
if (handle NULL) {HDF_LOGE(UartOpen: open uart_%u failed!\n, port);return;
}
UART设置波特率
在通信之前需要设置UART的波特率设置波特率的函数如下所示
int32_t UartSetBaud(DevHandle handle, uint32_t baudRate);
表 3 UartSetBaud参数和返回值描述
参数参数描述handleDevHandle类型UART设备句柄baudRateuint32_t类型待设置的波特率值返回值返回值描述HDF_SUCCESSUART设置波特率成功负数UART设置波特率失败
假设需要设置的UART波特率为9600设置波特率的实例如下
int32_t ret;ret UartSetBaud(handle, 9600); // 设置UART波特率
if (ret ! HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE(UartSetBaud: failed, ret %d\n, ret);return ret;
}
UART获取波特率
设置UART的波特率后可以通过获取波特率接口来查看UART当前的波特率获取波特率的函数如下所示
int32_t UartGetBaud(DevHandle handle, uint32_t *baudRate);
表 4 UartGetBaud参数和返回值描述
参数参数描述handleDevHandle类型UART设备句柄baudRateuint32_t类型指针用于接收波特率的值返回值返回值描述HDF_SUCCESSUART获取波特率成功负数UART获取波特率失败
获取波特率的实例如下
int32_t ret;
uint32_t baudRate;ret UartGetBaud(handle, baudRate); // 获取UART波特率
if (ret ! HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE(UartGetBaud: failed, ret %d\n, ret);return ret;
}
UART设置设备属性
在通信之前需要设置UART的设备属性设置设备属性的函数如下所示
int32_t UartSetAttribute(DevHandle handle, struct UartAttribute *attribute);
表 5 UartSetAttribute参数和返回值描述
参数参数描述handleDevHandle类型UART设备句柄attribute结构体指针待设置的设备属性返回值返回值描述HDF_SUCCESSUART设置设备属性成功负数UART设置设备属性失败
设置UART的设备属性的实例如下
int32_t ret;
struct UartAttribute attribute;attribute.dataBits UART_ATTR_DATABIT_7; // UART传输数据位宽一次传输7个bit
attribute.parity UART_ATTR_PARITY_NONE; // UART传输数据无校检
attribute.stopBits UART_ATTR_STOPBIT_1; // UART传输数据停止位为1位
attribute.rts UART_ATTR_RTS_DIS; // UART禁用RTS
attribute.cts UART_ATTR_CTS_DIS; // UART禁用CTS
attribute.fifoRxEn UART_ATTR_RX_FIFO_EN; // UART使能RX FIFO
attribute.fifoTxEn UART_ATTR_TX_FIFO_EN; // UART使能TX FIFOret UartSetAttribute(handle, attribute); // 设置UART设备属性
if (ret ! HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE(UartSetAttribute: failed, ret %d\n, ret);
turn ret;
}
UART获取设备属性
设置UART的设备属性后可以通过获取设备属性接口来查看UART当前的设备属性获取设备属性的函数如下所示
int32_t UartGetAttribute(DevHandle handle, struct UartAttribute *attribute);
表 6 UartGetAttribute参数和返回值描述
参数参数描述handleDevHandle类型UART设备句柄attribute结构体指针接收UART设备属性的指针返回值返回值描述HDF_SUCCESSUART获取设备属性成功负数UART获取设备属性失败
获取UART的设备属性的实例如下
int32_t ret;
struct UartAttribute attribute;ret UartGetAttribute(handle, attribute); // 获取UART设备属性
if (ret ! HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE(UartGetAttribute: failed, ret %d\n, ret);return ret;
}
设置UART传输模式
在通信之前需要设置UART的传输模式设置传输模式的函数如下所示
int32_t UartSetTransMode(DevHandle handle, enum UartTransMode mode);
表 7 UartSetTransMode参数和返回值描述
参数参数描述handleDevHandle类型UART设备句柄mode枚举类型待设置的传输模式返回值返回值描述HDF_SUCCESSUART设置传输模式成功负数UART设置传输模式失败
假设需要设置的UART传输模式为UART_MODE_RD_BLOCK设置传输模式的实例如下
int32_t ret;ret UartSetTransMode(handle, UART_MODE_RD_BLOCK); // 设置UART传输模式
if (ret ! HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE(UartSetTransMode: failed, ret %d\n, ret);return ret;
}
向UART设备写入指定长度的数据
对应的接口函数如下所示
int32_t UartWrite(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t size);
表 8 UartWrite参数和返回值描述
参数参数描述handleDevHandle类型UART设备句柄datauint8_t类型指针待写入数据的sizeuint32_t类型待写入数据的长度返回值返回值描述HDF_SUCCESSUART写数据成功负数UART写数据失败
写入指定长度数据的实例如下
int32_t ret;
uint8_t wbuff[5] {1, 2, 3, 4, 5};ret UartWrite(handle, wbuff, 5); // 向UART设备写入指定长度的数据
if (ret ! HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE(UartWrite: failed, ret %d\n, ret);return ret;
}
从UART设备中读取指定长度的数据
对应的接口函数如下所示
int32_t UartRead(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t size);
表 9 UartRead参数和返回值描述
参数参数描述handleDevHandle类型UART设备句柄datauint8_t类型指针接收读取数据sizeuint32_t类型待读取数据的长度返回值返回值描述非负数UART读取到的数据长度负数UART读取数据失败
读取指定长度数据的实例如下
int32_t ret;
uint8_t rbuff[5] {0};ret UartRead(handle, rbuff, 5); // 从UART设备读取指定长度的数据
if (ret 0) {HDF_LOGE(UartRead: failed, ret %d\n, ret);return ret;
} 注意 UART返回值为非负值表示UART读取成功。若返回值等于0表示UART无有效数据可以读取。若返回值大于0表示实际读取到的数据长度该长度小于或等于传入的参数size的大小并且不超过当前正在使用的UART控制器规定的最大单次读取数据长度的值。 销毁UART设备句柄
UART通信完成之后需要销毁UART设备句柄函数如下所示
void UartClose(DevHandle handle);
该函数会释放申请的资源。
表 10 UartClose参数和返回值描述
参数参数描述handleUART设备句柄
销毁UART设备句柄的实例如下
UartClose(handle); // 销毁UART设备句柄
使用实例
下面将基于Hi3516DV300开发板展示使用UART完整操作步骤主要如下 传入UART端口号num打开端口号对应的UART设备并获得UART设备句柄。 通过UART设备句柄及设置的波特率设置UART设备的波特率。 通过UART设备句柄及待获取的波特率获取UART设备的波特率。 通过UART设备句柄及待设置的设备属性设置UART设备的设备属性。 通过UART设备句柄及待获取的设备属性获取UART设备的设备属性。 通过UART设备句柄及待设置的传输模式设置UART设备的传输模式。 通过UART设备句柄及待传输的数据及大小传输指定长度的数据。 通过UART设备句柄及待接收的数据及大小接收指定长度的数据。 通过UART设备句柄关闭UART设备。
#include hdf_log.h
#include uart_if.hstatic int32_t UartTestSample(void)
{int32_t ret;uint32_t port;uint32_t baud;DevHandle handle NULL;uint8_t wbuff[5] { 1, 2, 3, 4, 5 };uint8_t rbuff[5] { 0 };struct UartAttribute attribute;attribute.dataBits UART_ATTR_DATABIT_7; // UART传输数据位宽一次传输7个bitattribute.parity UART_ATTR_PARITY_NONE; // UART传输数据无校检attribute.stopBits UART_ATTR_STOPBIT_1; // UART传输数据停止位为1位attribute.rts UART_ATTR_RTS_DIS; // UART禁用RTSattribute.cts UART_ATTR_CTS_DIS; // UART禁用CTSattribute.fifoRxEn UART_ATTR_RX_FIFO_EN; // UART使能RX FIFOattribute.fifoTxEn UART_ATTR_TX_FIFO_EN; // UART使能TX FIFOport 1; // UART设备端口号要填写实际平台上的端口号handle UartOpen(port); // 获取UART设备句柄if (handle NULL) {HDF_LOGE(UartOpen: open uart_%u failed!\n, port);return HDF_FAILURE;}ret UartSetBaud(handle, 9600); // 设置UART波特率为9600if (ret ! HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE(UartSetBaud: set baud failed, ret %d\n, ret);goto ERR;}ret UartGetBaud(handle, baud); // 获取UART波特率if (ret ! HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE(UartGetBaud: get baud failed, ret %d\n, ret);goto ERR;}ret UartSetAttribute(handle, attribute); // 设置UART设备属性if (ret ! HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE(UartSetAttribute: set attribute failed, ret %d\n, ret);goto ERR;}ret UartGetAttribute(handle, attribute); // 获取UART设备属性if (ret ! HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE(UartGetAttribute: get attribute failed, ret %d\n, ret);goto ERR;}ret UartSetTransMode(handle, UART_MODE_RD_NONBLOCK); // 设置UART传输模式为非阻塞模式if (ret ! HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE(UartSetTransMode: set trans mode failed, ret %d\n, ret);goto ERR;}ret UartWrite(handle, wbuff, 5); // 向UART设备写入5字节的数据if (ret ! HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE(UartWrite: write data failed, ret %d\n, ret);goto ERR;}ret UartRead(handle, rbuff, 5); // 从UART设备读取5字节的数据if (ret 0) {HDF_LOGE(UartRead: read data failed, ret %d\n, ret);goto ERR;}HDF_LOGI(%s: function tests end, %d, __func__, ret);
ERR:UartClose(handle); // 销毁UART设备句柄return ret;
}
最后
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总结
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