RT-Thread-MCXN947测评系列（二）串口设备测评RT-Thread问答社区

MCXN947测评系列（二）串口设备测评

发布于 2024-04-17 11:52:02 浏览：223 订阅该版

[tocm]

# 串口硬件介绍
UART（通用异步收发器/发送器，Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种用于设备间通信的硬件协议。它允许数据在设备之间以串行的形式进行传输，即数据一位一位地顺序发送。UART通信协议是异步的，这意味着它不依赖于时钟信号来同步数据传输，而是使用特定的起始位和停止位来标识数据帧的开始和结束。在UART通信中，通常使用两根导线进行双向通信：一根用于发送数据（Tx），另一根用于接收数据（Rx）。UART的工作原理包括以下几个关键步骤：首先，发送设备将并行数据转换为串行数据，并通过Tx线发送出去；接收设备通过Rx线接收这些数据，并将它们再次转换为并行数据。在数据传输过程中，UART使用起始位来标识数据帧的开始，数据位来传输实际的数据，可选的奇偶校验位来检测传输错误，以及停止位来标识数据帧的结束。UART通信协议广泛应用于嵌入式系统、微控制器和计算机之间的通信，以及与其他电子设备的接口，如调试接口、传感器数据采集和控制信号传输等。由于其简单性和灵活性，UART成为了硬件通信中的一个基础且广泛使用的协议。在此款开发板中，选用uart4作为测试的硬件，此开发板自带mcu-link，可以将uart4通过typec接口直接连接至电脑主机非常方便。

# 使用说明
首先将板子通过typec线连接至电脑

![微信图片_20240417113427.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240417/40a75d232910e0efcff3c70b5d709429.jpg.webp)

之后按照上一章的内容配置好开发环境：[https://club.rt-thread.org/ask/article/676901ecc7bb2801.html](https://club.rt-thread.org/ask/article/676901ecc7bb2801.html)

由于在这个开发板中rt-thread将uart4映射为了控制台，所以需要现在scons配置中将其关闭，即取消‘Using console for rt_kprintf’复选框

![usb-uart使用的串口设备.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240417/551290de02ce3534043f1ea0d53634d1.png.webp)

之后使用如下代码完成测评

```c
/*
 * Copyright (c) 2006-2024, RT-Thread Development Team
 * Copyright (c) 2019-2020, Arm Limited. All rights reserved.
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 *
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2019-10-24     Magicoe      first version
 * 2020-01-10     Kevin/Karl   Add PS demo
 * 2020-09-21     supperthomas fix the main.c
 *
 */

#include <rtdevice.h>
#include "drv_pin.h"
#include <rtthread.h>

#define LEDB_PIN        ((0*32)+10)

int uart_sample_init();

int main(void)
{
    // rt_kprintf("using gcc, version: %d.%d\n", __GNUC__, __GNUC_MINOR__);
    // rt_kprintf("MCXN947 HelloWorld\r\n");

rt_pin_mode(LEDB_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);  /* Set GPIO as Output */
    uart_sample_init();
    while (1)
    {
        rt_pin_write(LEDB_PIN, PIN_HIGH);    /* Set GPIO output 1 */
        rt_thread_mdelay(500);               /* Delay 500mS */
        rt_pin_write(LEDB_PIN, PIN_LOW);     /* Set GPIO output 0 */
        rt_thread_mdelay(500);               /* Delay 500mS */
    }
}

#define SAMPLE_UART_NAME       "uart4"

/* 用于接收消息的信号量 */
static struct rt_semaphore rx_sem;
static rt_device_t serial;

/* 接收数据回调函数 */
static rt_err_t uart_input(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
    /* 串口接收到数据后产生中断，调用此回调函数，然后发送接收信号量 */
    rt_sem_release(&rx_sem);

return RT_EOK;
}

static void serial_thread_entry(void *parameter)
{
    char ch;

while (1)
    {
        /* 从串口读取一个字节的数据，没有读取到则等待接收信号量 */
        while (rt_device_read(serial, -1, &ch, 1) != 1)
        {
            /* 阻塞等待接收信号量，等到信号量后再次读取数据 */
            rt_sem_take(&rx_sem, RT_WAITING_FOREVER);
        }
        /* 读取到的数据通过串口错位输出 */
        ch = ch + 1;
        rt_device_write(serial, 0, &ch, 1);
    }
}

int uart_sample_init()
{
    rt_err_t ret = RT_EOK;
    char uart_name[RT_NAME_MAX];
    char str[] = "uart thread start!\r\n";

rt_strncpy(uart_name, SAMPLE_UART_NAME, RT_NAME_MAX);

/* 查找系统中的串口设备 */
    serial = rt_device_find(uart_name);
    if (!serial)
    {
        // rt_kprintf("find %s failed!\n", uart_name);
        return RT_ERROR;
    }

/* 初始化信号量 */
    rt_sem_init(&rx_sem, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
    /* 以中断接收及轮询发送模式打开串口设备 */
    rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
    /* 设置接收回调函数 */
    rt_device_set_rx_indicate(serial, uart_input);
    /* 发送字符串 */
    rt_device_write(serial, 0, str, (sizeof(str) - 1));

/* 创建 serial 线程 */
    rt_thread_t thread = rt_thread_create("serial", serial_thread_entry, RT_NULL, 1024, 25, 10);
    /* 创建成功则启动线程 */
    if (thread != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(thread);
    }
    else
    {
        ret = RT_ERROR;
    }

return ret;
}

```
实现的功能，中断接受数据并且回传。启动时会发送uart thread start!，随后在键盘按下按键发送键值之后，会将键值错位回传给串口。

![微信截图_20240417114154.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240417/bf838f1630a129d94d2c6f16911bab1e.png)
如图所示，打开串口调试助手，按下abcd后回显bcde。

# 心得体会
在完成NXP MCXN947开发板的UART测评任务后，我获得了宝贵的实践经验和深刻的技术理解。以下是我的一些心得体会：
完成NXP MCXN947开发板的UART测评任务后，我有了一些实实在在的体会和收获。

首先，我对UART这个老朋友有了更深入的了解。以前只是理论上知道它是串行通信的一把好手，现在通过亲手配置和测试，我发现它的确是简单又实用。不需要时钟信号同步，就能让数据在设备间顺利传递，这对于嵌入式系统来说太重要了。

性能测试让我对UART的优缺点有了直观的感受。我发现，虽然UART稳定可靠，但传输速度和距离都有限。这让我意识到，在设计系统时，要根据实际需求选择合适的通信方式。

通过这次测评，我也开始对其他通信协议感兴趣了，比如SPI和I2C。我打算以后也试试这些协议，看看它们和UART比起来怎么样。