RTThread学习之UART设备驱动框架.docx

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RTThread学习之UART设备驱动框架

UART简介

STM32芯片具有多个 USART 外设用于串口通讯，它是 UniversalSynchronousAsynchronousReceiverandTransmitter 的缩写，即通用同步异步收发器可以灵活地与外部设备进行全双工数据交换。

有别于USART，它还有具有 UART 外设（UniversalAsynchronousReceiverandTransmitter），它是在USART基础上裁剪掉了同步通信功能，只有异步通信。

简单区分同步和异步就是看通信时需不需要对外提供时钟输出，我们平时用的串口通信基本都是UART。

UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。

其工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。

其传输数据格式如下：

UART设备框架学习笔记

RT-Thread提供了一套简单的I/O设备模型框架，它位于硬件和应用程序之间，共分成三层，从上到下分别是I/O设备管理层、设备驱动框架层、设备驱动层：

应用程序访问串口设备的接口：

下面我们直接来看个实例：

同时使用两个串口（uart1和uart3），uart1作为系统打印调试串口，用来打印一些日志信息，uart3作为我们本次实验的测试串口，实现与串口调试助手的收发测试。

uart3设备启动后，往串口调试助手发送字符串Iamuart3。

同时，uart3设备使用中断的方式接收数据，然后再错位输出数据，比如收到ASCII码字符A，则会回复B。

#defineSAMPLE_UART_NAME"uart3"/*串口设备名称*/

/*uart3应用函数*/

staticintuart3_app（void）

{

rt_err_tret=RT_EOK;/*函数返回值*/

rt_thread_ttid;/*动态线程句柄*/

charuart3_name[RT_NAME_MAX];/*保存查找的设备名*/

charusart3_tx_str[]="Iamuart3.\r\n";/*uart3发送的字符串*/

rt_strncpy（uart3_name,SAMPLE_UART_NAME,RT_NAME_MAX）;

/*查找串口设备*/

uart3_dev=rt_device_find（uart3_name）;

if（!

uart3_dev）

{

rt_kprintf（"find%sfailed!

\n",uart3_name）;

returnRT_ERROR;

}

/*初始化信号量*/

rt_sem_init（&rx_sem,"rx_sem",0,RT_IPC_FLAG_FIFO）;

/*以读写及中断接收方式打开串口设备*/

rt_device_open（uart3_dev,RT_DEVICE_OFLAG_RDWR|RT_DEVICE_FLAG_INT_RX）;

/*设置接收回调函数*/

rt_device_set_rx_indicate（uart3_dev,uart3_rx_callback）;

/*发送字符串*/

rt_device_write（uart3_dev,0,usart3_tx_str,（sizeof（usart3_tx_str）-1））;

/*创建动态线程：

优先级25，时间片5个系统滴答，线程栈512字节*/

tid=rt_thread_create（"uart3_rx_thread",

static_uart3_rx_entry,

RT_NULL,

STACK_SIZE,

THREAD_PRIORITY,

TIMESLICE）;

/*创建成功则启动动态线程*/

if（tid!

=RT_NULL）

{

rt_thread_startup（tid）;

}

returnret;

}

我们的应用程序首先根据串口设备名字uart3来查找设备，查找到设备之后则返回串口设备句柄uart3_dev。

为什么应用程序可以查找得到名字为uart3的串口设备呢？

那是因为我们的硬件驱动层已经把名字为uart3的串口设备注册到系统中：

而串口设备注册函数里会调用通用的设备注册函数：

在这个流程中涉及到了如下函数：

∙uart3_app函数：

在main.c文件中定义。

∙rt_hw_usart_init函数：

在drv_usart.c文件中定义。

∙rt_hw_serial_register函数：

在serial.c文件中定义。

∙rt_device_register函数：

在device.c文件中定义。

∙rt_device_find函数：

在device.c文件中定义。

在上面的RT-Thread驱动框架框图中，分为好几层，在这里的对应关系如下：

此处，main.c文件属于应用层，我们的应用程序为：

drv_usart.c文件属于硬件设备驱动层，是RT-Thread为我们提供的，其属于板级支持包中的一部分：

这一层与硬件相关，其调用底层芯片固件库，如：

serial.c文件属于驱动框架（驱动抽象层），是RT-Thread系统的组件：

其在RT-Thread源码中的位置如下：

device.c文件给应用程序提供操作设备的接口，这个文件属于RT-Thread内核文件。

RT-Thread 内核采用面向对象的设计思想进行设计，其中设备属于它的一类对象。

其继承关系如下：

在这个应用程序中，我们用到了信号量（用其它同步机制也可以，比如事件），信号量属于IPC机制中的一种：

信号量用于线程与线程、中断与线程间的同步中，在我们这个实验中是中断与线程间的同步。

在裸机开发中，有这样一种场景（中断接收数据，主函数中处理数据）：

在串口的接收中断函数中接收数据，然后使用一个全局变量作为中断接收的标志，有触发中断，则这个标志变量被置位；另一方面，在我们的主函数的while循环中，判断这个标志位是否被置位，若置位则进行相应的操作，并把该标志变量清零。

在RT-Thread系统中，其IPC机制做的事情与上面这个裸机开发中的标志变量做的事情类似（中断与线程同步）。

比如在我们这个实验中，若uart3的接收中断被触发，则会触发回调函数，如：

回调函数中进行释放信号量操作，在线程中阻塞等待接收信号量：

接收到数据之后，再错位发送数据。

最终，我们的实验结果如下：