【SAM4N学习笔记】UART的使用

一板网

一、准备工作:

将上一节搭建的工程复制一份，命名为“3.uart”。这一节主要讲如何使用SAM4N的UART功能，实现串口的收发。

二、程序编写:

细心看数据手册的朋友也许已经发现了，SAM4N有4个UART，还有3个USART哦，如果都配置成串口，那就足足有7个可用的串口了。也许很多人就疑惑了，UART和USART有啥区别啊？其实细节上我也不太懂有多少区别，看了数据手册，大概就明白USART可用工作在SPI模式，可用使用硬件流控，可用设置不同数据位和停止位，功能比UART要强很多，UART不支持硬件流控，不支持SPI模式，不支持数据位和停止位编程。好了，下面咱就去试试UART是怎么用的吧。

打开原理图，可用看到有如下电路：

是的，这里说明板子上的USB CDC虚拟串口设备连接在了SAM4N的PA10和PA9上，而这两个正是UART0的UTXD和URXD。

通过上面这个表可用看出，UART0的URXD0是PA9的外设A功能，UTXD0是PA10的外设A功能。

要使用UART0，首先需要对它进行初始化配置，代码如下：

1. 
   
2. /**************************************************************************
   
3. 
   
4. * 函数名：UART0_Init()
   
5. 
   
6. * 参数  ：uint32_t buadrate 波特率
   
7. 
   
8. * 返回值：void
   
9. 
   
10. * 描述  ：UART0初始化函数，在使用UART0前先调用
    
11. 
    
12. **************************************************************************/
    
13. 
    
14. void UART0_Init(uint32_t baudrate)
    
15. 
    
16. {
    
17. 
    
18.   uint32_t Fdiv =0;
    
19. 
    
20. /*禁止外设管理控制寄存器(PMC)写保护*/
    
21. 
    
22.   PMC->PMC_WPMR = 0x504D4300;
    
23. 
    
24.   /*使能UART1和PIOA时钟*/
    
25. 
    
26.   PMC->PMC_PCER0 = ((1UL << ID_PIOA) |  
    
27. 
    
28.                     (1UL << ID_UART0) );
    
29. 
    
30. /*使能外设管理控制寄存器(PMC)写保护*/
    
31. 
    
32.   PMC->PMC_WPMR = 0x504D4301;
    
33. 
    
34.   /*配置PA9为UART0的RXD，PA10为UART0的TXD*/
    
35. 
    
36. PIOA->PIO_IDR=(PIO_PA9A_URXD0|PIO_PA10A_UTXD0);
    
37. 
    
38. PIOA->PIO_PUDR=(PIO_PA9A_URXD0|PIO_PA10A_UTXD0);
    
39. 
    
40. PIOA->PIO_ABCDSR[0]&=~(PIO_PA9A_URXD0|PIO_PA10A_UTXD0);
    
41. 
    
42. PIOA->PIO_ABCDSR[1]&=~(PIO_PA9A_URXD0|PIO_PA10A_UTXD0);
    
43. 
    
44. PIOA->PIO_PDR=(PIO_PA9A_URXD0|PIO_PA10A_UTXD0);
    
45. 
    
46. /* 复位并禁止UART的发送和接收*/
    
47. 
    
48. UART0->UART_CR = UART_CR_RSTRX | UART_CR_RSTTX
    
49. 
    
50. | UART_CR_RXDIS | UART_CR_TXDIS;
    
51. 
    
52. /*配置UART0的波特率*/
    
53. 
    
54. Fdiv = (SystemCoreClock/  baudrate) /UART_MCK_DIV ;
    
55. 
    
56. if (Fdiv < UART_MCK_DIV_MIN_FACTOR || Fdiv > UART_MCK_DIV_MAX_FACTOR)
    
57. 
    
58. return ;
    
59. 
    
60. UART0->UART_BRGR=Fdiv;
    
61. 
    
62. /*定义数据位为8bit，停止位为1，校验位为NONE*/
    
63. 
    
64. UART0->UART_MR = UART_MR_PAR_NO|UART_MR_CHMODE_NORMAL;
    
65. 
    
66. /*禁止 DMA 通道 */
    
67. 
    
68. UART0->UART_PTCR = UART_PTCR_RXTDIS | UART_PTCR_TXTDIS;
    
69. 
    
70. /*使能UART接收和发送*/
    
71. 
    
72. UART0->UART_CR = UART_CR_RXEN | UART_CR_TXEN;
    
73. 
    
74. /*使能接收中断*/
    
75. 
    
76. UART0->UART_IER=UART_IER_RXRDY;
    
77. 
    
78.    /*配置UART0的先占优先级为1，从优先级为1*/
    
79. 
    
80.    NVIC_SetPriority(UART0_IRQn, ((0x01<<3)|0x01));
    
81. 
    
82. /*使能UART0的中断通道*/
    
83. 
    
84.     NVIC_EnableIRQ(UART0_IRQn);
    
85. 
    
86. }

复制代码

第一步就是使能PIOA和UART0的时钟，然后配置PIOA9和PIOA10连接到外设A功能，也就是URXD0和UTXD0功能，然后禁止PIOA9和PIOA10的GPIO功能，这样PIOA9和PIOA10就配置成了URXD0和UTXD0。

接下来配置UART，首先复位UART0并禁止接收和发送，接着计算波特率分频值，数据手册给出如下计算公式，按照这个计算就好。

接下来配置UART的模式，这里选择普通模式，校验位为NONE，然后禁止DMA功能，因为没有用DMA传输。

最后使能UART的收发，使能中断，这样算是完成了UART的配置了。

完成配置还不行，还需要一个接收和发送函数，代码如下：

1. 
   
2. /**************************************************************************
   
3. 
   
4. * 函数名：UART0_Handler()
   
5. 
   
6. * 参数  ：void
   
7. 
   
8. * 返回值：void
   
9. 
   
10. * 描述  ：UART0中断服务函数
    
11. 
    
12. **************************************************************************/
    
13. 
    
14. void UART0_Handler(void)
    
15. 
    
16. {
    
17. 
    
18. uint8_t temp;
    
19. 
    
20. if((UART0->UART_SR& UART_SR_RXRDY)==1)
    
21. 
    
22. {                                            //接收数据中断
    
23. 
    
24.   temp= UART0->UART_RHR&0xff;          //接收一个字节
    
25. 
    
26.        UART0_SendByte(temp);          //将接收的数据发回
    
27. 
    
28.    }
    
29. 
    
30. }
    
31. 
    
32.   /*****************************************************************************
    
33. 
    
34. * 函数名：UART0_SendByte()
    
35. 
    
36. * 参数  ：uint8_t c  要发送字符
    
37. 
    
38. * 返回值：void
    
39. 
    
40. * 描述  ：UART0发送一个字符函数
    
41. 
    
42. **************************************************************************/
    
43. 
    
44. void UART0_SendByte(uint8_t c)
    
45. 
    
46. {
    
47. 
    
48.    while((UART0->UART_SR & UART_SR_TXEMPTY) == 0); //等待发送缓冲器为空
    
49. 
    
50.    UART0->UART_THR=c; //将发送字符写入发送保持寄存器
    
51. 
    
52. }
    
53. 
    
54. /******************************************************************************
    
55. 
    
56. * 函数名：UART0_SendString()
    
57. 
    
58. * 参数  ：uint8_t *s  指向字符串的指针
    
59. 
    
60. * 返回值：void
    
61. 
    
62. * 描述  ：UART0发送字符串函数
    
63. 
    
64. **************************************************************************/
    
65. 
    
66. void UART0_SendString(uint8_t *s)
    
67. 
    
68. {
    
69. 
    
70.   while(*s) //判断是否到字符串末尾
    
71. 
    
72.   {
    
73. 
    
74.    UART0_SendByte(*s); //发送指针当前所指的字节
    
75. 
    
76.    s++; //地址加1
    
77. 
    
78.   }
    
79. 
    
80. }

复制代码

这里我们使用的中断接收方式，因为接收的数据只是用来实验是否有接收到，所有这里是收到后再发回去。接收时要读取UART状态寄存器UART_SR的值，看UART_SR_RXRDY位是否被置位，如果置位说明有数据接收。发送时要先检测UART的发送数据寄存器UART_THR是不是为空。

好了，这样就完成UART0的驱动了，接下来按这样的方法去配置其他UART就都可以用了。

接下来还需要去实现int fputc(int ch,FILE *f)这个函数，试printf的打印输出到UART0去，这样就可以在程序中使用printf()函数打印消息了，代码如下：

1. int fputc(int ch,FILE *f)
   
2. 
   
3. {
   
4. 
   
5.   UART0_SendByte((uint8_t)ch); //发送1个字节
   
6. 
   
7.   return ch;    //返回 ch
   
8. 
   
9. }

复制代码

在main.c中写个简单的测试程序，如下：

1. 
   
2. int main(void)
   
3. 
   
4. {
   
5. 
   
6. systick_hw_init();
   
7. 
   
8. led_hw_init();
   
9. 
   
10. UART0_Init(115200);
    
11. 
    
12. UART0_SendString("hello,this is demo for uart\r\n");
    
13. 
    
14. while(1){
    
15. 
    
16. printf("hello,I am SAM4N\r\n");
    
17. 
    
18. led_hw_on();
    
19. 
    
20. delay_ms(500);
    
21. 
    
22. led_hw_off();
    
23. 
    
24. delay_ms(500);
    
25. 
    
26. }
    
27. 
    
28. }

复制代码

下载程序，打开串口调试工具，就可以看到板子的串口输出了，如下图：

注意：使用printf需要把MicroLIB勾上，如下图：