小华HC32F448串口使用

柿子风年2023-10-15 16:01

目录

[1. 串口GPIO配置](#1. 串口GPIO配置)

[2. 串口波特率配置](#2. 串口波特率配置)

[3. 串口接收超时配置](#3. 串口接收超时配置)

[4. 串口中断注册](#4. 串口中断注册)

[5. 串口初始化](#5. 串口初始化)

[6. 串口数据接收处理](#6. 串口数据接收处理)

[7. DMA接收配置和处理](#7. DMA接收配置和处理)

1. 串口GPIO配置

端口号和Pin脚号跟STM32没什么区别。

串口复用功能跟STM32大不一样。

如下图，选自HC32F448 表 2-1 引脚功能表。

1）每个管脚都有对应的管脚名称、中断号，以及功能号

2）调试口默认为TRACE/JTAG功能号，若要使能普通GPIO功能则要关闭调试功能

3）非调试口默认功能号为Func0，即普通GPIO功能。Func2到Func11为定时器或时钟功能，Func12为EXMC/TIMA功能

4）Func32~63为通用复用功能-分为两组，对于同一组的IO，可以配置为UART/I2C/SPI/CAN 4组功能，且Rx/Tx可以互换。而不是像STM32那样，每个IO的复用功能是固定的，对应通讯线必须一一选对。

如下，硬件选择了PB0和PA7作为串口通讯脚，可以在FG1任意选择一个可用串口使用。

cpp 复制代码 
#define USART_RX_PORT                   (GPIO_PORT_B)   /* PB0: USART2_RX */
#define USART_RX_PIN                    (GPIO_PIN_00)
#define USART_RX_GPIO_FUNC              (GPIO_FUNC_37)
#define USART_TX_PORT                   (GPIO_PORT_A)   /* PA7: USART2_TX */
#define USART_TX_PIN                    (GPIO_PIN_07)
#define USART_TX_GPIO_FUNC              (GPIO_FUNC_36)

static void UartGpioConfig(void)
{
	GPIO_SetFunc(USART_RX_PORT, USART_RX_PIN, USART_RX_GPIO_FUNC);
    GPIO_SetFunc(USART_TX_PORT, USART_TX_PIN, USART_TX_GPIO_FUNC);
}

2. 串口波特率配置

cpp 复制代码 
static void UartBaudConfig(void)
{
	USART_FCG_ENABLE();
	stc_usart_uart_init_t stcUartInit;
	(void)USART_UART_StructInit(&stcUartInit);
    stcUartInit.u32ClockDiv = USART_CLK_DIV64;
    stcUartInit.u32CKOutput = USART_CK_OUTPUT_ENABLE;
    stcUartInit.u32Baudrate = USART_BAUDRATE;
    stcUartInit.u32OverSampleBit = USART_OVER_SAMPLE_8BIT;
    USART_UART_Init(USART_UNIT, &stcUartInit, NULL);
}

3. 串口接收超时配置

小华HC32F4串口支持的中断与STM32大有不同：

1）HC32 接收数据寄存器满中断，在收到1个字节时就会触发。等同于STM32的RXNE。名字不同

2）HC32 TIMEOUT中断，等同于STM32的空闲中断 IDLE 。HC32通过关联定时器直接配置超时时间，比STM32更加简便。

定时器Timer0被专门用来做串口的计时器，板子用的串口2，所以定时器要配置Timer0_1 B 。

cpp 复制代码 
//串口接收超时设置·关联定时器
#define USART_TIMEOUT_BITS              (5000U)
#define TMR0_UNIT                       (CM_TMR0_1)
#define TMR0_CH                         (TMR0_CH_B)
#define TMR0_FCG_ENABLE()               (FCG_Fcg2PeriphClockCmd(FCG2_PERIPH_TMR0_1, ENABLE))

/*
 * TMR0_Config()
 * 配置串口接收超时
*/
static void TMR0_Config(void)
{
    uint16_t u16Div;
    uint16_t u16Delay;
    uint16_t u16CompareValue;
    stc_tmr0_init_t stcTmr0Init;

    TMR0_FCG_ENABLE();

    /* Initialize TMR0 base function. */
    stcTmr0Init.u32ClockSrc = TMR0_CLK_SRC_XTAL32;
    stcTmr0Init.u32ClockDiv = TMR0_CLK_DIV8;
    stcTmr0Init.u32Func     = TMR0_FUNC_CMP;
    if (TMR0_CLK_DIV1 == stcTmr0Init.u32ClockDiv) {
        u16Delay = 7U;
    } else if (TMR0_CLK_DIV2 == stcTmr0Init.u32ClockDiv) {
        u16Delay = 5U;
    } else if ((TMR0_CLK_DIV4 == stcTmr0Init.u32ClockDiv) || \
               (TMR0_CLK_DIV8 == stcTmr0Init.u32ClockDiv) || \
               (TMR0_CLK_DIV16 == stcTmr0Init.u32ClockDiv)) {
        u16Delay = 3U;
    } else {
        u16Delay = 2U;
    }

    u16Div = (uint16_t)1U << (stcTmr0Init.u32ClockDiv >> TMR0_BCONR_CKDIVA_POS);
    u16CompareValue = ((USART_TIMEOUT_BITS + u16Div - 1U) / u16Div) - u16Delay;
    stcTmr0Init.u16CompareValue = u16CompareValue;
    (void)TMR0_Init(TMR0_UNIT, TMR0_CH, &stcTmr0Init);

    TMR0_HWStartCondCmd(TMR0_UNIT, TMR0_CH, ENABLE);
    TMR0_HWClearCondCmd(TMR0_UNIT, TMR0_CH, ENABLE);
}

4. 串口中断注册

cpp 复制代码 
#define USART_RX_ERR_IRQn               (INT005_IRQn)
#define USART_RX_ERR_INT_SRC            (INT_SRC_USART2_EI)
#define USART_RX_FULL_IRQn              (INT006_IRQn)
#define USART_RX_FULL_INT_SRC           (INT_SRC_USART2_RI)
#define USART1_RX_TIMEOUT_IRQn          (INT007_IRQn)
#define USART1_RX_TIMEOUT_INT_SRC       (INT_SRC_USART2_RTO)

static void USART_RxFull_IrqCallback(void);
static void USART_RxError_IrqCallback(void);
static void USART_RxTimeout_IrqCallback(void);

static void RegisterIrq(void)
{
	stc_irq_signin_config_t stcIrqSigninConfig;
	
	/* Register RX full IRQ handler. */
    stcIrqSigninConfig.enIRQn = USART_RX_FULL_IRQn;
    stcIrqSigninConfig.enIntSrc = USART_RX_FULL_INT_SRC;
    stcIrqSigninConfig.pfnCallback = &USART_RxFull_IrqCallback;
    (void)INTC_IrqSignIn(&stcIrqSigninConfig);
    NVIC_ClearPendingIRQ(stcIrqSigninConfig.enIRQn);
    NVIC_SetPriority(stcIrqSigninConfig.enIRQn, DDL_IRQ_PRIO_DEFAULT);
    NVIC_EnableIRQ(stcIrqSigninConfig.enIRQn);

    /* Register RX error IRQ handler. */
    stcIrqSigninConfig.enIRQn = USART_RX_ERR_IRQn;
    stcIrqSigninConfig.enIntSrc = USART_RX_ERR_INT_SRC;
    stcIrqSigninConfig.pfnCallback = &USART_RxError_IrqCallback;
    (void)INTC_IrqSignIn(&stcIrqSigninConfig);
    NVIC_ClearPendingIRQ(stcIrqSigninConfig.enIRQn);
    NVIC_SetPriority(stcIrqSigninConfig.enIRQn, DDL_IRQ_PRIO_DEFAULT);
    NVIC_EnableIRQ(stcIrqSigninConfig.enIRQn);
	
	/* Register RX timeout IRQ handler. */
    stcIrqSigninConfig.enIRQn = USART1_RX_TIMEOUT_IRQn;
    stcIrqSigninConfig.enIntSrc = USART1_RX_TIMEOUT_INT_SRC;
    stcIrqSigninConfig.pfnCallback = &USART_RxTimeout_IrqCallback;
    (void)INTC_IrqSignIn(&stcIrqSigninConfig);
    NVIC_ClearPendingIRQ(stcIrqSigninConfig.enIRQn);
    NVIC_SetPriority(stcIrqSigninConfig.enIRQn, DDL_IRQ_PRIO_DEFAULT);
    NVIC_EnableIRQ(stcIrqSigninConfig.enIRQn);
}

5. 串口初始化

LL_PERIPH_WE() 为打开相应寄存器的写使能

LL_PERIPH_WP() 为关闭相应寄存器的写使能

cpp 复制代码 
void UART_Init(void)
{
    LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_ALL);
	
	UartGpioConfig();
	
	UartBaudConfig();
	
	TMR0_Config();
	
	RegisterIrq();
	
    LL_PERIPH_WP(LL_PERIPH_ALL);
	
	USART_FuncCmd(USART_UNIT, ( USART_TX | USART_RX | USART_INT_RX | USART_RX_TIMEOUT | USART_INT_RX_TIMEOUT), ENABLE);
}

6. 串口数据接收处理

USART_RxFull_IrqCallback 中断 只负责接收和缓存单字节数据，以及递增数据长度 （通过读数据清除标志位）

USART_RxTimeout_IrqCallback 中断 处理超时中断（超时中断触发后必须要关闭定时器，和清除标志位）

USART_RxError_IrqCallback 中断 处理异常错误

cpp 复制代码 
static void USART_RxFull_IrqCallback(void)
{
	uint8_t u8Data = (uint8_t)USART_ReadData(USART_UNIT);
	if(gps_len < RX_FRAME_LEN_MAX)
		gps_buf[gps_len++] = u8Data;
}

static void USART_RxError_IrqCallback(void)
{
	(void)USART_ReadData(USART_UNIT);

    USART_ClearStatus(USART_UNIT, (USART_FLAG_PARITY_ERR | USART_FLAG_FRAME_ERR | USART_FLAG_OVERRUN));
}

static void USART_RxTimeout_IrqCallback(void)
{
	TMR0_Stop(TMR0_UNIT, TMR0_CH);

    USART_ClearStatus(USART_UNIT, USART_FLAG_RX_TIMEOUT);
	
	GpsRxCallBack(gps_buf, gps_len);
	gps_len = 0;
}

对于GPS、Wifi这类不频繁的数据交互，用到超时中断和接收寄存器满就可以处理数据了。

对于4G/蓝牙等有持续大量数据交互的模块，就需要用到DMA了。

7. 串口数据发送

cpp 复制代码 
static int32_t UartSendByte(CM_USART_TypeDef *UART, uint8_t ch)
{
	uint32_t u32TxEmpty = 0UL;
    __IO uint32_t u32TmpCount = 0UL;
	uint32_t u32Timeout = HCLK_VALUE/USART_BAUDRATE;
	int32_t i32Ret = LL_ERR_INVD_PARAM;
	
	/* Wait TX data register empty */
	while ((u32TmpCount <= u32Timeout) && (0UL == u32TxEmpty)) {
		u32TxEmpty = READ_REG32_BIT(UART->SR, USART_SR_TXE);
		u32TmpCount++;
	}

	if (0UL != u32TxEmpty) {
		WRITE_REG16(UART->TDR, ch);
		i32Ret = LL_OK;
	} else {
		i32Ret = LL_ERR_TIMEOUT;
	}
		
	return i32Ret;
}

8. DMA接收配置和处理

DMA配置方式与STM32基本相同：

1）设置DMA源地址和源地址增长类型，设置目的地址和目的地址增长类型

DMA接收属于串口数据寄存器到内存，即源地址固定，目的地址递增

DMA发送属于内存到串口数据寄存器，即源地址递增，目的地址固定

2）设置位宽、传输大小、传输块数

所不同的是，HC32有一个可配置的自动运行系统AOS。

可以配置AOS源和AOS目标.

AOS源可以是DMA传输完成、UART接收数据、定时器上溢和下溢、event电平变化等等。

AOS目标可以是DMA传输、定时器计数、ADC模数转换、event事件等等

如下是DMA初始化配置的参考代码，配置了串口DMA接收和串口DMA发送：

cpp 复制代码 
//DMA单元
#define RX_DMA_UNIT                     (CM_DMA1)
//DMA通道号·通道号越小优先级越高
#define RX_DMA_CH                       (DMA_CH0)
//DMA单元时钟
#define RX_DMA_FCG_ENABLE()             (FCG_Fcg0PeriphClockCmd(FCG0_PERIPH_DMA1, ENABLE))
//AOS系统的目标·触发DMA1通道0传输
#define RX_DMA_TRIG_SEL                 (AOS_DMA1_0)
//AOS系统的触发源·接收数据寄存器满中断
#define RX_DMA_TRIG_EVT_SRC             (EVT_SRC_USART1_RI)
//AOS系统的目标·DMA完成中断
#define RX_DMA_RECONF_TRIG_SEL          (AOS_DMA_RC)
//AOS系统的触发源·AOS_STRG中断源
#define RX_DMA_RECONF_TRIG_EVT_SRC      (EVT_SRC_AOS_STRG)
//DMA传输完成中断·通道号1
#define RX_DMA_TC_INT                   (DMA_INT_TC_CH0)
//DMA传输完成标志·通道号2
#define RX_DMA_TC_FLAG                  (DMA_FLAG_TC_CH0)
//DMA传输完成中断号
#define RX_DMA_TC_IRQn                  (INT000_IRQn)
//DMA传输完成中断源
#define RX_DMA_TC_INT_SRC               (INT_SRC_DMA1_TC0)

//串口DMA发送配置
#define TX_DMA_UNIT                     (CM_DMA2)
#define TX_DMA_CH                       (DMA_CH0)
#define TX_DMA_FCG_ENABLE()             (FCG_Fcg0PeriphClockCmd(FCG0_PERIPH_DMA2, ENABLE))
#define TX_DMA_TRIG_SEL                 (AOS_DMA2_0)
#define TX_DMA_TRIG_EVT_SRC             (EVT_SRC_USART1_TI)
#define TX_DMA_TC_INT                   (DMA_INT_TC_CH0)
#define TX_DMA_TC_FLAG                  (DMA_FLAG_TC_CH0)
#define TX_DMA_TC_IRQn                  (INT001_IRQn)
#define TX_DMA_TC_INT_SRC               (INT_SRC_DMA2_TC0)

/*******************************************************************************
 * Local variable definitions ('static')
 ******************************************************************************/
static __IO en_flag_status_t m_enTxEnd = SET;
static uint8_t m_4gRxBuf[RX_FRAME_LEN_MAX];
static uint8_t *m_auTxBuf = NULL;

/*******************************************************************************
 * Local function definitions ('static')
 ******************************************************************************/
static void RX_DMA_TC_IrqCallback(void);
static void TX_DMA_TC_IrqCallback(void);

/*
 * DMA_Config()
 * 配置串口DMA接收和DMA发送
*/
static int32_t DMA_Config(void)
{
    int32_t i32Ret;
    stc_dma_init_t stcDmaInit;
    stc_dma_llp_init_t stcDmaLlpInit;
    stc_irq_signin_config_t stcIrqSignConfig;
    static stc_dma_llp_descriptor_t stcLlpDesc;

    //使能DMA和FCG时钟
    RX_DMA_FCG_ENABLE();
    TX_DMA_FCG_ENABLE();
    FCG_Fcg0PeriphClockCmd(FCG0_PERIPH_AOS, ENABLE);

    /* USART_RX_DMA */
    (void)DMA_StructInit(&stcDmaInit);
    stcDmaInit.u32IntEn = DMA_INT_ENABLE;//DMA interrupt enable
    stcDmaInit.u32BlockSize = 1UL;//DMA block size
    stcDmaInit.u32TransCount = ARRAY_SZ(m_4gRxBuf);//DMAbuf大小
    stcDmaInit.u32DataWidth = DMA_DATAWIDTH_8BIT;//DMAbuf位宽
    stcDmaInit.u32DestAddr = (uint32_t)m_4gRxBuf;//DMAbuf地址
    stcDmaInit.u32SrcAddr = (uint32_t)(&USART_UNIT->RDR);//由外设到内存的 外设地址 -> 串口数据寄存器
    stcDmaInit.u32SrcAddrInc = DMA_SRC_ADDR_FIX;//由外设到内存的 源地址模式 固定
    stcDmaInit.u32DestAddrInc = DMA_DEST_ADDR_INC;//由外设到内存的 目标地址模式 自动递增
    i32Ret = DMA_Init(RX_DMA_UNIT, RX_DMA_CH, &stcDmaInit);
    if (LL_OK == i32Ret) 
	{
        (void)DMA_LlpStructInit(&stcDmaLlpInit);
        stcDmaLlpInit.u32State = DMA_LLP_ENABLE;
        stcDmaLlpInit.u32Mode  = DMA_LLP_WAIT;
        stcDmaLlpInit.u32Addr  = (uint32_t)&stcLlpDesc;
        (void)DMA_LlpInit(RX_DMA_UNIT, RX_DMA_CH, &stcDmaLlpInit);//初始化DMA链表指针

        stcLlpDesc.SARx   = stcDmaInit.u32SrcAddr;
        stcLlpDesc.DARx   = stcDmaInit.u32DestAddr;
        stcLlpDesc.DTCTLx = (stcDmaInit.u32TransCount << DMA_DTCTL_CNT_POS) | (stcDmaInit.u32BlockSize << DMA_DTCTL_BLKSIZE_POS);;
        stcLlpDesc.LLPx   = (uint32_t)&stcLlpDesc;
        stcLlpDesc.CHCTLx = stcDmaInit.u32SrcAddrInc | stcDmaInit.u32DestAddrInc | stcDmaInit.u32DataWidth |  \
                            stcDmaInit.u32IntEn      | stcDmaLlpInit.u32State    | stcDmaLlpInit.u32Mode;

        DMA_ReconfigLlpCmd(RX_DMA_UNIT, RX_DMA_CH, ENABLE);
        DMA_ReconfigCmd(RX_DMA_UNIT, ENABLE);
        AOS_SetTriggerEventSrc(RX_DMA_RECONF_TRIG_SEL, RX_DMA_RECONF_TRIG_EVT_SRC);

        stcIrqSignConfig.enIntSrc = RX_DMA_TC_INT_SRC;
        stcIrqSignConfig.enIRQn  = RX_DMA_TC_IRQn;
        stcIrqSignConfig.pfnCallback = &RX_DMA_TC_IrqCallback;
        (void)INTC_IrqSignIn(&stcIrqSignConfig);
        NVIC_ClearPendingIRQ(stcIrqSignConfig.enIRQn);
        NVIC_SetPriority(stcIrqSignConfig.enIRQn, DDL_IRQ_PRIO_DEFAULT);
        NVIC_EnableIRQ(stcIrqSignConfig.enIRQn);

        AOS_SetTriggerEventSrc(RX_DMA_TRIG_SEL, RX_DMA_TRIG_EVT_SRC);

        DMA_Cmd(RX_DMA_UNIT, ENABLE);
        DMA_TransCompleteIntCmd(RX_DMA_UNIT, RX_DMA_TC_INT, ENABLE);
        (void)DMA_ChCmd(RX_DMA_UNIT, RX_DMA_CH, ENABLE);
    }
	
    (void)DMA_StructInit(&stcDmaInit);
    stcDmaInit.u32IntEn = DMA_INT_ENABLE;
    stcDmaInit.u32BlockSize = 1UL;
    stcDmaInit.u32TransCount = ARRAY_SZ(m_4gRxBuf);
    stcDmaInit.u32DataWidth = DMA_DATAWIDTH_8BIT;
    stcDmaInit.u32DestAddr = (uint32_t)(&USART_UNIT->TDR);
    stcDmaInit.u32SrcAddr = (uint32_t)m_4gRxBuf;
    stcDmaInit.u32SrcAddrInc = DMA_SRC_ADDR_INC;
    stcDmaInit.u32DestAddrInc = DMA_DEST_ADDR_FIX;
    i32Ret = DMA_Init(TX_DMA_UNIT, TX_DMA_CH, &stcDmaInit);
    if (LL_OK == i32Ret)
	{
        stcIrqSignConfig.enIntSrc = TX_DMA_TC_INT_SRC;
        stcIrqSignConfig.enIRQn  = TX_DMA_TC_IRQn;
        stcIrqSignConfig.pfnCallback = &TX_DMA_TC_IrqCallback;
        (void)INTC_IrqSignIn(&stcIrqSignConfig);
        NVIC_ClearPendingIRQ(stcIrqSignConfig.enIRQn);
        NVIC_SetPriority(stcIrqSignConfig.enIRQn, DDL_IRQ_PRIO_DEFAULT);
        NVIC_EnableIRQ(stcIrqSignConfig.enIRQn);

        AOS_SetTriggerEventSrc(TX_DMA_TRIG_SEL, TX_DMA_TRIG_EVT_SRC);

        DMA_Cmd(TX_DMA_UNIT, ENABLE);
        DMA_TransCompleteIntCmd(TX_DMA_UNIT, TX_DMA_TC_INT, ENABLE);
    }
	
    return i32Ret;
}

如下是DMA接收处理代码：

1）USART_RxTimeout_IrqCallback

重启AOS系统

关闭串口超时定时器，清除串口超时标志位。

处理DMA接收数据。

2）RX_DMA_TC_IrqCallback

即接收完成中断

硬件上需要清除中断标志位

3）USART_TxComplete_IrqCallback

即串口发送完成中断

硬件上需要清除标志位，一般要失能发送中断

cpp 复制代码 
//串口接收超时中断
static void USART_RxTimeout_IrqCallback(void)
{
    uint16_t unLen = RX_FRAME_LEN_MAX - (uint16_t)DMA_GetTransCount(RX_DMA_UNIT, RX_DMA_CH);
	
    AOS_SW_Trigger();

    TMR0_Stop(TMR0_UNIT, TMR0_CH);

    USART_ClearStatus(USART_UNIT, USART_FLAG_RX_TIMEOUT);
	
	if(unLen != 0 && unLen != RX_FRAME_LEN_MAX)
		DtuRxCallBack(m_4gRxBuf, unLen);
}

//串口DMA接收·传输完成中断
static void RX_DMA_TC_IrqCallback(void)
{
	DtuRxCallBack(m_4gRxBuf, RX_FRAME_LEN_MAX);
	
    DMA_ClearTransCompleteStatus(RX_DMA_UNIT, RX_DMA_TC_FLAG);
}

//串口发送完成中断
static void USART_TxComplete_IrqCallback(void)
{
	m_enTxEnd = SET;
	DtuTxCallBack(m_auTxBuf);
	
	USART_FuncCmd(USART_UNIT, (USART_TX | USART_INT_TX_CPLT), DISABLE);
	
    USART_ClearStatus(USART_UNIT, USART_FLAG_TX_CPLT);
}

//串口接收错误中断
static void USART_RxError_IrqCallback(void)
{
    (void)USART_ReadData(USART_UNIT);

    USART_ClearStatus(USART_UNIT, (USART_FLAG_PARITY_ERR | USART_FLAG_FRAME_ERR | USART_FLAG_OVERRUN));
}

//串口DMA发送·传输完成中断
static void TX_DMA_TC_IrqCallback(void)
{
    USART_FuncCmd(USART_UNIT, USART_INT_TX_CPLT, ENABLE);

    DMA_ClearTransCompleteStatus(TX_DMA_UNIT, TX_DMA_TC_FLAG);
}

9. DMA发送

cpp 复制代码 
//串口DMA发送
void DtuDMASend(uint8_t *pBuf, uint16_t u16TxLen)
{
#if 0 //串口发送数据打印
	printf("Tx: ");
	for(uint16_t i = 0; i < u16TxLen; i++)
	{
		printf("%02X",pBuf[i]);
	}
	printf("\r\n");
#endif
	
	//等待上一包发完
	while(m_enTxEnd == RESET);
	m_enTxEnd = RESET;
	m_auTxBuf = pBuf;
	
	//启动DMA传输
	DMA_SetSrcAddr(TX_DMA_UNIT, TX_DMA_CH, (uint32_t)pBuf);
	DMA_SetTransCount(TX_DMA_UNIT, TX_DMA_CH, u16TxLen);
	(void)DMA_ChCmd(TX_DMA_UNIT, TX_DMA_CH, ENABLE);
	USART_FuncCmd(USART_UNIT, USART_TX, ENABLE);
}
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