Universal asynchronous receiver transmitter (UART)

Posted 2020-09-27 Christal_R

怎么样实现在超级终端里输入命令控制单片机

UART基本介绍：

通用异步收发器UART他的功能非常强大

我们只使用UART的全双工异步通信功能，使用中断接收数据。

UART_RX：串行数据输入。

UART_TX：串行数据输出。

硬件支持：

连接串口（RS232）实现在超级终端里输入输出

软件支持：

超级终端，teraterm-4.75

1、配置UART，我们使用UART2

（1）设置波特率为115200，设置数据字段长为8字，使用1个停止位，无基偶校验，UART Clock disabled，打开发送和接收使能

　　以上基本设置使用一个函数进行封装设置：

　　函数内部实现：

　　　　设置数据字段长为8字：UART2->CR1 |= 0x00；

　　　　使用1个停止位： UART2->CR3 |= 0x00；

　　　　使用基数位校验：UART2->CR1 |= 0x00；

　　　　UART Clock disabled、打开发送和接收使能等等

（2）打开接收中断，当接收发生或者溢出发生时候，产生接收中断

（3）UART使能

　UART2->CR1 &= (uint8_t)(~0x02)；

（4）全局中断使能

　enableInterrupts()；

总体UART配置函数实现如下代码所示：

 1 static void UART2_Config(void)
 2 {
 3   /* EVAL COM (UART) configuration -----------------------------------------*/
 4   /* USART configured as follow:
 5         - BaudRate = 115200 baud  
 6         - Word Length = 8 Bits
 7         - One Stop Bit
 8         - Odd parity
 9         - Receive and transmit enabled
10         - UART Clock disabled
11   */
12   UART2_Init((uint32_t)115200, UART2_WORDLENGTH_8D,UART2_STOPBITS_1, UART2_PARITY_NO,
13                    UART2_SYNCMODE_CLOCK_DISABLE, UART2_MODE_TXRX_ENABLE);
14 
15   /* Enable the UART Receive interrupt: this interrupt is generated when the UART
16     receive data register is not empty */
17   UART2_ITConfig(UART2_IT_RXNE_OR, ENABLE);
18   
19   /* Enable the UART Transmit complete interrupt: this interrupt is generated 
20      when the UART transmit Shift Register is empty */
21   UART2_ITConfig(UART2_IT_TXE, ENABLE);
22 
23   /* Enable UART */
24   UART2_Cmd(ENABLE);
25   
26     /* Enable general interrupts */
27   enableInterrupts();
28 }

UART2_Config

2、UART输出功能

如果直接使用C语言的printf函数，只会在编译器的Terminal-I/O中输出，不会在我们想要的超级终端里面输出，所以需要对输出函数做重定向；

实现每次想要输出的时候，将信息打印到超级终端中，故重定向putchar (int c)函数，在函数内使用UART的传送数据功能就可以了，即将要输出的信息写入UART的数据寄存器

 1 #define PUTCHAR_PROTOTYPE int putchar (int c)
 2 ...
 3 /**
 4   * @brief Retargets the C library printf function to the UART.
 5   * @param c Character to send
 6   * @retval char Character sent
 7   */
 8 PUTCHAR_PROTOTYPE
 9 {
10   /* Write a character to the UART2 */
11   UART2_SendData8(c);
12   /* Loop until the end of transmission */
13   while (UART2_GetFlagStatus(UART2_FLAG_TXE) == RESET);
14 
15   return (c);
16 }

3、UART输入功能

输入功能实际上是字符串处理过程的实现，在超级终端中输入内容实际上是在UART的数据寄存器里写内容，所我们只需要去数据寄存器里面读取并处理字符串即可；

• 处理函数功能

首先我们得定义一个支持终端回显的函数uart_GetStr，其中功能包括：

（1）当有我们在终端里敲键盘的时候会立马有正确的内容显示；

（2）当按下特殊按键的时候会有正确的反应；比如backspace会删除一个字符；return会表示输入完毕进入发送；

（3）对于其他特殊案件处理不了应当屏蔽；比如不想实现delete功能，删除刚刚读入的delete字符，并不会回显；

• 函数实现：

uart_GetStr传入的第一个参数是指向接收数据数组的指针，第二个参数表示是否允许回显；

几个有用变量：

　　__IO uint8_t ReciveBuff = 0; //save the current char

　　uint8_t RxBuffer[32] = {0}; //save the input string

　　__IO uint8_t RxCounter = 0; //the length of valid string

所以，RxBuffer就是uart_GetStr函数的第一个参数，在uart_GetStr函数内部会对每一个字符进行处理，正确的字符才放入RxBuffer中；

  1 //====================================================================================
  2 //Function Name    | dbg_GetStr
  3 //Description    | Get string via UART port.
  4 //Input        | *p_recv_buff : pointer to receive data buffer
  5 //        | b_echo_on : echo back on or off
  6 //Output    | detect terminal(0x0d character) :TRUE or FALSE
  7 //Remark    |
  8 //====================================================================================
  9 uint8_t uart_GetStr(uint8_t *p_recv_buff, bool b_echo_on)
 10 {
 11     uint8_t b_end = 0;
 12     int i;
 13     static uint8_t len = 0;
 14     static uint8_t pos = 0;
 15     static uint8_t esc_seq = 0;
 16     uint8_t c;
 17 
 18     // Get a character.
 19     if((c = ReciveBuff) == 0){
 20           return 0;
 21     }
 22     // echo back
 23     if(b_echo_on){
 24           printf("%c",c); //show the input
 25     }
 26 
 27     //Check
 28     switch(esc_seq){
 29         // Normal
 30         case 0:
 31           // Return(Terminate)
 32           if(c == 0x0d){
 33             p_recv_buff[len] = 0;
 34             len =  pos = 0;    // clear
 35             if(b_echo_on){
 36               printf("\\n");
 37             }
 38             b_end = 1;
 39           }
 40           // Back Space
 41           else if(c == 0x08){
 42             if(len){
 43               if(b_echo_on){
 44                 printf(" ");
 45                 printf("%c",0x08);      // BS
 46               }
 47               len--;    // update length info.
 48               pos--;    // update pos info
 49             }
 50           }
 51           // ESC
 52           else if(c == 0x1b){
 53             esc_seq = 1;
 54           }
 55           // DEL
 56           else if(c == 0x7f){
 57             if(len){
 58               DeleteChar(pos, len, &p_recv_buff[0]);
 59               len --;   // update length info
 60               if(b_echo_on){
 61                 printf("%s",&p_recv_buff[pos]);
 62                 printf(" ");
 63                 printf("%c",0x08);      // BS
 64         // move cursor to character end.
 65         for(i = 0; i < len - pos; i++){
 66                   printf("%c",0x1b);    // ESC
 67                   printf("%c",\'[\');
 68                   printf("%c",\'D\');
 69                 }
 70               }
 71             }
 72           }
 73           // Other
 74           else{
 75             p_recv_buff[pos] = c;
 76             len++;      // update length info
 77             pos++;      // update pos info
 78           }
 79           break;
 80           // ESC SEQ -> 1st
 81         case 1:
 82           if(c == \'[\'){
 83             esc_seq = 2;        // Next seq.
 84           }
 85           else{
 86             esc_seq = 0;        // not support(to normal)
 87           }
 88           break;
 89           //ESC SEQ -> 2nd
 90         case 2:
 91           if(c==\'D\'){
 92             if(pos){
 93               pos--;    // "<-" key
 94             }
 95           }
 96           else if(c==\'C\'){
 97             if(pos < len){
 98               pos++;    // "->" key
 99             }
100           }
101           esc_seq = 0;  // To normal
102           break;
103         }
104         
105         return (b_end);
106 }

uart_GetStr

uart_GetStr函数值为0或者为1，只有在终端中输入回车时才会返回1，其他情况均返回0；

有了这一特点，我们在使用这个函数的时候，只需要获取返回值，当返回0时，把处理过后的、用户正确输入的字符串打印出来看；

• 运行流程

（1）当终端中有输入的时候，即数据寄存器不为空，从而触发接收中断；

（2）在接收中断中，我们每次从数据寄存器UART2->DR中读取一个字节，赋值到ReciveBuff；

（3）然后调用uart_GetStr函数，对当前输入字符进行处理；（即每一个输入调用一次处理函数）

（4）将uart_GetStr函数的返回值赋值给RT；

 1  INTERRUPT_HANDLER(UART2_RX_IRQHandler, 21)
 2 {
 3   
 4   /* Read one byte from the receive data register and send it back */
 5   
 6   ReciveBuff = (UART2_ReceiveData8() & 0x7F); //get input char
 7   
 8   RT = uart_GetStr(RxBuffer, TRUE); //operate the char
 9   
10 }

interrupt

 

（5）在主函数里死等，直到RT的值变为1（表示有return发生，即一次输入完毕）；

（6）当RT=1时，主函数输出正确的输入字符串RxBuffer（这里可以实现更强大的功能，此处只是简单实现验证功能，可以对正确字符串做判断后实现更强大的功能）

 1 void main(void)
 2 {
 3   /* Clock configuration -----------------------------------------*/
 4   CLK_Config();  
 5  
 6   /* TIM4 configuration -----------------------------------------*/
 7   TIM4_Config();
 8   
 9   
10   /* UART2 configuration -----------------------------------------*/
11   UART2_Config(); 
12   
13   
14   while(1){
15     printf("\\n\\rplease input something: \\n\\r");
16     
17     while(1){ //wait until input something
18      
19       if(RT) // return occurred
20       {
21         RT = 0; //clear flag
22         
23         printf("your put is:");
24         printf("%s\\n\\r",RxBuffer); //verify the input
25         
26         /*-- operate the string --*/
27         /*------------------------*/
28         
29         //memset(RxBuffer,0,32); //clear the buffer
30         break; //operation finished
31       }
32       
33     }
34     
35     /*-- or operate the string here --*/
36     if(strcmp(RxBuffer, "Hello") == 0)
37     { //case sensitive
38       printf("\\n\\rHello World !!\\n\\r");
39     }
40     /*--------------------------------*/
41     
42   }
43 
44 }

main

 

• 说明：

这里的打印和上面的回显虽然都是输出到终端，但是不同的是，回显是为了让用户知道自己是在实时输入内容的，而打印是把用户本次输入的字符串处理之后再一并返回给终端，方便用户检查自己输入的内容；

　　如用户输入：ABCED\'backspace\'\'backspace\'DE

　　在终端中实时回显的就是字符串：ABCED\'backspace\'\'backspace\'DE

　　而打印的字符串是处理过后的字符串，为：ABCDE

把uart_GetStr的第二个参数分别设置为TRUE和FALSE后观察终端输入操作的不同，这样就能明白他们的不同了。