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二、RT-Thread Uart设备学习

发布于 2022-03-13 21:33:29 浏览：1691 订阅该版

[tocm]

Uart设备就是串口设备，单片机的Usart和Uart都是这个设备，包括RS232和RS485也都是Uart设备。在RTT中CAN是单独的设备，不属于Uart。

在操作系统中将底层抽象成一个设备，一定要理解这一点，你在写代码的时候操作的都是操作系统给你的API而不是直接操作硬件的API。RTOS开发一定要理解这一点，至于操作系统是怎么调用硬件API的这点不用管，开发操作系统的人都给你实现好了，这个就叫BSP：板级支持包。

## 1. Uart设备常用函数

### 1. 查找串口设备

串口设备可以通过定义字符串设备名字来查找绑定设备。

```c
rt_device_t rt_device_find(const char* name);
```

**const char* name** 为设备名 字符串

这个API会返回 对应设备名的设备句柄，需要接收。

**调用Demo**

```c
#define SAMPLE_UART_NAME "uart2" /* 串 口 设 备 名 称 */

static rt_device_t serial; /* 串 口 设 备 句 柄 */

/* 查 找 串 口 设 备 */
serial = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME);
```

### 2. 打开串口设备

通过查找获取的句柄 应用程序可以打开和关闭设备，当打开设备的时候会自动检测设备有没有初始化，如果没有初始化的话会自动帮你初始化这个设备。

```c
rt_err_t rt_device_open(rt_device_t dev, rt_uint16_t oflags);
```

**rt_device_t dev** 这个是获取到的设备句柄

**rt_uint16_t oflags** 设备模式标志，用来设置串口工作的模式

如果设备打开成功会返回**RT_EOK**，如果打开失败会返回**RT_EBUSY**

流模式没用过，不过好像是RS232和RS485需要用的，然后DMA模式就根据项目需求啦，如果数据量大的话就用DMA吧。

**调用Demo**

```c
#define SAMPLE_UART_NAME "uart2" /* 串 口 设 备 名 称 */
static rt_device_t serial; /* 串 口 设 备 句 柄 */
/* 查 找 串 口 设 备 */
serial = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME);
/* 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);
```

轮询就是 正常一行接一行的发送，没有其他什么操作，CPU权限到发送这个任务才会去发送。

### 3. 控制串口设备

控制串口 主要是配置串口参数， 比如波特率、数据位等等关键参数。

这个头文件是 RTT设备的接口，需要调用这个头文件

```
#include <rtdevice.h>
```

如果需要更改 波特率参数，需要调用这个头文件。这个包含设备驱动

```c
rt_err_t rt_device_control(rt_device_t dev, rt_uint8_t cmd, void* arg);
```

**rt_device_t dev** 这个是设备句柄

**rt_uint8_t cmd** 设备命令控制字，选择可以如下，这里是配置设备

| RT_DEVICE_CTRL_RESUME  | 恢复设备 |
| ---------------------- | -------- |
| RT_DEVICE_CTRL_SUSPEND | 挂起设备 |
| RT_DEVICE_CTRL_CONFIG  | 配置设备 |
| RT_DEVICE_CTRL_CLOSE   | 关闭设备 |

**arg** 是设备控制的参数，可取类型：struct serial_configure

```c
struct serial_configure
{
rt_uint32_t baud_rate; /* 波 特 率 */
rt_uint32_t data_bits :4; /* 数 据 位 */
rt_uint32_t stop_bits :2; /* 停 止 位 */
rt_uint32_t parity :2; /* 奇 偶 校 验 位 */
rt_uint32_t bit_order :1; /* 高 位 在 前 或 者 低 位 在 前 */
rt_uint32_t invert :1; /* 模 式 */
rt_uint32_t bufsz :16; /* 接 收 数 据 缓 冲 区 大 小 */
rt_uint32_t reserved :4; /* 保 留 位 */
};
```

默认提供了一个 configure，**RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT**

```c
#define RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT 
{ 
    BAUD_RATE_115200, /* 115200 bits/s */ 
    DATA_BITS_8, /* 8 databits */ 
    STOP_BITS_1, /* 1 stopbit */ 
    PARITY_NONE, /* No parity */ 
    BIT_ORDER_LSB, /* LSB first sent */ 
    NRZ_NORMAL, /* Normal mode */ 
    RT_SERIAL_RB_BUFSZ, /* Buffer size */ 
    0
}
```

其他参数可以自行创建结构体然后赋值变量。

如果使用终端接收模式打开，系统会分配一个64字节的数据缓冲区，如果没有及时读取数据将被覆盖，这时候可以调大缓冲区内存。

**串口配置Demo**

```c
#define SAMPLE_UART_NAME "uart2" /* 串 口 设 备 名 称 */
static rt_device_t serial; /* 串 口 设 备 句 柄 */

struct serial_configure config = RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT; /* 配 置 默 认 参 数 */

/* 查 找 串 口 设 备 */
serial = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME);
/* 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);

//通过config结构体来配置 串口参数
config.baud_rate = BAUD_RATE_115200;
config.data_bits = DATA_BITS_8;
config.stop_bits = STOP_BITS_2;
config.parity = PARITY_NONE;

/* 打 开 设 备 后 才 可 修 改 串 口 配 置 参 数 */
rt_device_control(serial, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &config);
```

### 4. 串口发送数据

这里发送数据和裸机发送数据基本一样，多的只是填写设备句柄。

```c
rt_size_t rt_device_write(rt_device_t dev, rt_off_t pos, const void* buffer,rt_size_t size);
```

**rt_device_t dev** 设备句柄

**rt_off_t pos** 写入数据偏移量，如果不偏移就填0

**const void* buffer**  要写入数据的指针

**rt_size_t size**  要写入数据的内存大小，单位是字节

发送数据时这个API会返回写入数据的实际大小，如果返回0就是发送错误了。

**发送数据Demo**

```c
#define SAMPLE_UART_NAME "uart2" /* 串 口 设 备 名 称 */
static rt_device_t serial; /* 串 口 设 备 句 柄 */
char str[] = "hello RT-Thread!\r\n"; /* 要发送的数据 */

struct serial_configure config = RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT; /* 配 置 参 数 */
/* 查 找 串 口 设 备 */
serial = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME);

/* 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);

/* 发 送 字 符 串 */
rt_device_write(serial, 0, str, (sizeof(str) - 1));
```

### 5. 设置发送回调函数

RTT提供了发送数据完成后的回调函数，如果没有这个需求可以不用，

当数据发送完成后系统会自动调用这个函数。

```c
rt_err_t rt_device_set_tx_complete(rt_device_t dev, rt_err_t (*tx_done)(rt_device_tdev,void *buffer));
```

**rt_device_t dev** 设备句柄

**rt_err_t (*tx_done)** 回调函数的指针

当发送完数据后系统自动调用这个函数 参数中的回调函数，函数需要由用户自定义。

### 6. 设置接收回调函数

与发送回调函数一样，接收回调函数就是接收到数据后系统自动调用的函数，如果没有调用这个设置就不会有接收回调产生。

```c
rt_err_t rt_device_set_rx_indicate(rt_device_t dev, rt_err_t (*rx_ind)(rt_device_tdev,rt_size_t size));
```

**rt_device_t dev**  设备句柄

**rt_err_t (*rx_ind)**  接收回调函数指针

如果打开串口是以**中断**接收方式打开，当串口接收到数据产生中断后就会回调这里设置的中断回调函数。

一般接收回调函数会发送一个信号量或者事件通知串口数据处理线程有数据到达。

**接收回调函数Demo**

```c
#define SAMPLE_UART_NAME "uart2" /* 串 口 设 备 名 称 */
static rt_device_t serial; /* 串 口 设 备 句 柄 */

/* 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; 
}

```

**发现一个BUG** 现在没有用串口接收数据，如果不处理接收的数据当缓冲区存满后会出现警告，数据再无法存入。

**发现一个BUG**  串口在读写的时候 size这个变量似乎没办法控制数据大小，但是发送16进制不受影响，或者是实际保存的就一个字节大小，但是发送出来的FIFO里的数据。

### 7. 串口接收数据

RTT提供专门的接收数据的API来读取串口接收到的函数

```c
rt_size_t rt_device_read(rt_device_t dev, rt_off_t pos, void* buffer, rt_size_t size);
```

**rt_device_t dev**  设备句柄

**rt_off_t pos**  读取数据偏移量，一般都是0

**void* buffer**  接收缓冲区指针，数据会被保存在这里

**rt_size_t size**	接收字节数

该API会返回读到数据的实际大小，单位是字节，如果返回0就读取错误了。

这里提供一个RT-Thread通过串口接收16进制的Demo吧，

这段代码通过命令行调用打开串口4中断，并启动串口接收线程，在接收回调函数中释放一个信号量，在任务线程中获取一个信号量，然后判断接收的数据是否0X0A。

```c
#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>

struct serial_configure config; /* 配 置 默 认 参 数 */
#define SAMPLE_UART_NAME "uart4" /* 串 口 设 备 名 称 */
static rt_device_t serial; /* 串 口 设 备 句 柄 */
static struct rt_semaphore rx_sem; /* 用 于 接 收 消 息 的 信 号 量 */

char str[] = "hello RT-Thread!\r\n";
/* 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;
}

void serial_thread_entry(void)
{
    char ch;
    while(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);
        rt_device_read(serial, 0, &ch, 1); //如果不读取数据，FIFO不会清空，缓冲区会爆
        if(ch == 0X0A)  //判断16进制数据
        {
            rt_device_write(serial, 0, str, sizeof(str)-1);
        }

}
}

static void uart_sample2(int argc, char *argv[])
{
    rt_thread_t thread;
    serial = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME);

/* 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);

config.baud_rate = BAUD_RATE_115200;
    config.data_bits = DATA_BITS_8;
    config.stop_bits = STOP_BITS_1;
    config.parity = PARITY_NONE;

/* 打 开 设 备 后 才 可 修 改 串 口 配 置 参 数 */
    rt_device_control(serial, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &config);

/* 设 置 接 收 回 调 函 数 */
    rt_device_set_rx_indicate(serial, uart_input);

thread = rt_thread_create("serial", serial_thread_entry, RT_NULL, 1024, 15, 10);
    rt_thread_startup(thread);

}

/* 导 出 到 msh 命 令 列 表 中 */
MSH_CMD_EXPORT(uart_sample2, uart device sample);

```
### 8. 关闭串口设备

应用程序完成串口操作后可以关闭串口。