Zaloguj się
Wszystkie
13 września 2024
29
Obsługa interfejsu UART
Asynchroniczny interfejs szeregowy UART jest jednym z kilku najpopularniejszych standardów wymiany danych w systemach wbudowanych. Nic więc dziwnego, że także w strukturze naszego bohatera – mikrokontrolera MG32F103RBT6 – znajdziemy trzy takie bloki, przy czym w naszych eksperymentach posłużymy się peryferium o numerze 1. Do komunikacji posłużą nam dwie linie portu GPIOA:
PA9 – wyjście danych (TX),
PA10 – wejście danych (RX).
Aby przeprowadzić ćwiczenia opisane w niniejszym artykule, potrzebować będziemy dowolnego konwertera USB-UART pracującego z poziomami logicznymi 3,3 V. Konwerter podłączamy do złącza goldpin oznaczonego – a jakże – napisem UART, pamiętając o skrzyżowaniu linii danych (oznaczenia RX, TX znajdujące się na naszej płytce ewaluacyjnej odnoszą się do kierunków linii procesora).
Projekt 06 realizuje bodaj najprostszą funkcjonalność – „odbija” echo znaków odebranych z terminala komputera z powrotem do niego. Główny program jest zatem bardzo prosty (listing 1) – po wywołaniu funkcji konfigurującej blok UART oraz wyświetleniu komunikatu powitalnego procesor przechodzi do oczekiwania na znaki z użyciem funkcji blokującej UART_getchar(). Każdy odebrany bajt jest od razu przekazywany do funkcji UART_print(), która jako argument przyjmuje wskaźnik na zmienną typu char.
/* Kurs programowania mikrokontrolerow Megawin
Projekt 06 – obsluga interfejsu UART */
#include "mg32f10x.h"
#include "hardware.h"
int main(void)
{
char c;
/* inicjalizacja pozostalych peryferiow */
initPeripherals();
/* konfiguracja UART-a: 9600 bps @ 72 MHz */
UART_config(72000000, 9600);
/* wyswietlenie komunikatu powitalnego */
UART_print("Kurs EP – programowanie MCU Megawin!\n");
UART_print("UART echo\n");
UART_print(">>");
while (1)
{
/* odbior znaku z terminala */
c = UART_getchar();
/* echo z powrotem na terminal */
UART_print(&c);
}
}
Listing 1. Kod programu głównego UART echoNa listingu 2 pokazano ciała wszystkich trzech funkcji służących do obsługi UART-a. Dokładne komentarze dopisane do każdej linii wyjaśniają znaczenie poszczególnych funkcji bibliotecznych – zrozumienie kolejnych realizowanych operacji nie powinno zatem nastręczać większych problemów. Zwróćmy jednak uwagę na kilka mniej oczywistych aspektów.
void UART_config(uint32_t apbclk_hz, uint32_t baudrate_bps){
/* zmienna do obliczenia rejestrow timingu */
uint32_t div;
/* wlaczenie taktowania interfejsu UART1 */
RCC->APB1PRE |= RCC_APB1PRE_SRCEN;
RCC->APB1ENR |= (RCC_APB1ENR_BMX1EN | RCC_APB1ENR_UART1EN);
/* reset interfejsu UART1 */
RCC->APB1RSTR |= RCC_APB1RSTR_UART1RST;
RCC->APB1RSTR &= ~RCC_APB1RSTR_UART1RST;
/* wyzerowanie rejestru funkcji modemowych */
UART1->MCR = 0x00;
/* obliczenie wartosci dzielnika */
div = apbclk_hz / baudrate_bps;
/* ulamkowa czesc dzielnika – tylko 4 najmlodsze bity */
UART1->DLF = div & 0x0F;
/* zezwolenie na zapis calkowitej czesci dzielnika */
UART1->LCR = UART_LCR_DLAB;
/* zapis calkowitej czesci dzielnika */
/* mlodsze polslowo */
UART1->DLL = (uint8_t)(div >> 4);
/* starsze polslowo */
UART1->DLH = (uint8_t)(div >> 12);
/* konfiguracja trybu transmisji: 8N1 */
UART1->LCR = UART_LCR_WLS_8BIT | UART_LCR_SBS_1BIT | UART_LCR_PARITY_NONE;
/* wlaczenie FIFO */
UART1->FCR = UART_FCR_FIFOE;
}
void UART_print(char *str)
{
/* petla po wszystkich znakach */
/* az do wystapienia znaku konca stringa = 0x00 */
while(*str)
{
/* oczekiwanie na zwolnienie bufora nadawczego */
while(!(UART1->LSR & UART_LSR_THRE)){};
/* zapis kolejnego bajtu do bufora */
UART1->THR = *str;
/* inkrementacja wskaznika */
str++;
}
/* oczekiwanie na wyslanie ostatniego bajtu */
while(!(UART1->LSR & UART_LSR_TEMT));
}
char UART_getchar(void){
/* oczekiwanie na odbior bajtu */
while(!(UART1->LSR & UART_LSR_DR));
/* zwrocenie odebranego bajtu */
return (UART1->RBR);
}
Listing 2. Funkcje do obsługi interfejsu UARTDość mało intuicyjny może wydawać się sposób konfiguracji szybkości transmisji (baudrate). Nota katalogowa naszego mikrokontrolera podaje, że wartość dzielnika (obniżającego częstotliwość sygnału taktowania, czyli – w naszym przypadku – 72 MHz-owego przebiegu dostarczanego przez wewnętrzną pętlę PLL) można obliczyć poprzez podzielenie tejże częstotliwości przez 16-krotność docelowej prędkości transmisji (czyli 9600 bps). Ponieważ jednak dzielnik uwzględnia nie tylko część całkowitą, ale także 4-bitową część ułamkową, to w rzeczywistości wystarczy jedynie podzielić 72 MHz przez 9600 Hz, a ów wynik najpierw poddać funkcji iloczynu logicznego z maską 0x0F (ekstrakcja części ułamkowej), a następnie odpowiednio poprzesuwać w prawo – w celu wypełnienia zawartości młodszego i starszego rejestru przechowującego część całkowitą (DLL, DLH). Uważni Czytelnicy zauważą, że „w międzyczasie” musimy także odblokować dostęp do rejestrów dzielnika ustawiając bit UART_LCR_DLAB, co zdaniem producenta ma... wprowadzić dodatkowe zabezpieczenie.
W przypadku funkcji UART_print() warto zwrócić uwagę, że pętla while() automatycznie kończy swoje działanie po napotkaniu znaku końca stringa, czyli bajtu o wartości 0x00. Należy o tym pamiętać wykonując manipulacje na tablicach typu char[]. W przypadku używania funkcji UART_print() z „natywnymi” ciągami znaków (ujętymi w cudzysłowy), kompilator wprowadzi znak końca za nas, dzięki czemu nie musimy się martwić o niekontrolowane zapętlenie programu.
Obsługa zegara czasu rzeczywistego
Kolejny program – Projekt 07 – pozwala zapoznać się z metodami obsługi wbudowanego zegara RTC naszego mikrokontrolera. Przed przystąpieniem do eksperymentów należy upewnić się, że w gnieździe na płytce ewaluacyjnej znajduje się sprawna bateria CR2032, zaś jumper VBATSET jest ustawiony w pozycji BAT.06
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
