Oct 30, 2015

BLE开发笔记——串口的使用

进行软件开发，串口打印是个有效的调试方式，特别适用于没有显示设备的开发平台，所以为了方便调试必须要学会串口的配置和使用，在后期实现串口数据蓝牙转发的时候，也必须清楚串口的使用。本文就针对我自己的情况说一下串口的使用，CC2541有两个USART，使用都是类似的，根据使用管脚和串口的不同做适当的调整就好。

配置

我手头的是一个CC2541的最小系统，如下图所示，使用的串口是UART0，与IO的分配关系是：P1_5->TX，P1_4->RX。要实现串口的使用（不使用硬件流控制）需要进行IO的复用配置和针对串口的配置。

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IO配置

需要将P1_4和P1_5两个IO进行复用配置，同时将UART0配置到这两个IO的位置，关于这一项配置，首先得明确IO复用的map，如下很清晰地看到UART0映射到P1_4和P1_5，是配置UART0为位置2。还需要配置相应管脚优先使用串口，那么需要配置的寄存器分别是PERCFG、P1SEL和P2DIR，关于这三个寄存器的详细信息可以看我的另一篇文章 BLE开发——CC2541寄存器整理。

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配置代码：

PERCFG |= 0x01;                          // 配置UART0为位置2
P1SEL = 0x3c;                            // P1_2,P1_3,P1_4,P1_5用作外设，串口功能
P2DIR &= ~0xc0;                          // P1优先用作串口

对了，这里得插一句，可能你不明白怎么看寄存器赋什么值，这里以上面的P1SEL为例讲一下:

我们知道此寄存器的描述：P1.7–P1.0的功能选择（0：通用I/O 1：外设功能）。我们需要的是P1_2,P1_3,P1_4,P1_5用作外设，所以这四个管脚对应的一个Byte的2、3、4、5bit位是1，其余bit位不管，设置为0为普通IO，所以值就是0011 1100那么对应十六进制数为0x3c。

UART0配置

IO配置好以后，需要对UART0的寄存器进行配置，首先得选择串口方式是UART异步通信方式，然后通过U0GCR.BAUD_E[4:0]和U0BAUD.BAUD[7:0]结合配置波特率，波特率的计算公式如下：

$$ BaudRate = \frac{(256+BAUD \_ M)\times2^{BAUD \_ E}}{2^{28}}\times f $$

其中f是系统时钟，我设置的是32MHz外部晶振，对应32MHz时钟波特率设置配置表如下：

波特率 UxBAUD.BAUD_M UxBAUD.BAUD_E 误差(%)
2400 59 6 0.14
4800 59 7 0.14
9600 59 8 0.14
14,400 216 8 0.03
19,200 59 9 0.14
28,800 216 9 0.03
38,400 59 10 0.14
57,600 216 10 0.03
76,800 59 11 0.14
115,200 216 11 0.03
230,400 216 12 0.03

其实还可以根据自己需求设置U0UCR对停止位、校验、起始位、位长进行配置，我没有配置使用了默认设置：8位数据位、没有校验、1个停止位。

配置代码：

U0CSR |= 0x80;                           // UART 方式
U0GCR |= 11;                             // U0GCR与U0BAUD配合
U0BAUD |= 216;                           // 波特率设为115200

接收中断配置

我采用接收中断的方式接收串口数据，所以还得需要配置中断，查询CC2541用户手册可以发现设置IEN0即可，寄存器详细如下：

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设置第7位和低位即可，同时需要清空UART0串口接收中断标志，因为串口基本配置完毕，然后配置U0CSR允许接收，配置代码：

UTX0IF = 0;                              // 清除中断标志
U0CSR |= 0X40;                           // 允许接收
IEN0 |= 0x84;                            // 开总中断，接收中断

串口使用

这里采用中断的方式接收串口数据，所以必须写中断处理程序，接受搞定，那么发送数据怎么办呢？无论接收还是发送数据都是在操作U0DBUF，接收到数据后硬件会把数据放在U0DBUF，读取即可取出数据，当往U0DBUF写数据后，串口就会把数据发送出去，为了更方便使用串口，我编写了判断接收，读取数据，发送字符串、整数和浮点数的处理函数，下面分别来说一下。

串口接收中断

以下代码实现将接收到的数据发回去，将程序烧进芯片，连接串口到PC，在PC端打开串口助手（这个网上有很多，自己下载一个即可，比如OpenJumper串口助手）进行测试，PC端往串口发数据，则会看到CC2541将数据返回发送，PC端串口助手接收区便收到发送的数据。

// 中断处理
#pragma vector = URX0_VECTOR
__interrupt void UART0_ISR(void)
{
    unsigned char ch;
    URX0IF = 0;    // 清中断标志
    ch = U0DBUF;
    
    U0DBUF = ch;
}

串口函数

为了方便使用，写了一些函数，这里只说明一下接收：我是建立了一个缓存数组，长度64，还有一个标记指针，用来记录最新数据位置，每次接收到数据就往数组里塞，读取的时候取出数据，再逐个前移数据，标记指针减1。

具体实现，看我的代码，很好理解的。

  • 头文件serial.h

    #ifndef __SERIAL_H__
#define __SERIAL_H__

void oscInit(void);
void serialInit(void);
unsigned char serialAvailable(void);
unsigned char serialRead();
unsigned char serialWrite(unsigned char dataSend);
void print(char *bytes, unsigned char length);
void printInt(int num);
void printFloat(float num);
void println(char *bytes, unsigned char length);
void printIntln(int num);
void printFloatln(float num);

#endif

  • 源文件serial.c

    #include "serial.h"
#include <ioCC2541.h>

static unsigned char serialReData[64];
static unsigned char dataPoint = 0;

// 启动外部32M晶振
void oscInit(void) {
    SLEEPCMD &= ~0x04;                       // 启动所有晶振
    while (!(SLEEPSTA & 0x40));             // 等待晶振稳定

    CLKCONCMD = (CLKCONCMD & 0x80) | 0x49;   // 使用16M晶振作为主时钟
    while ((CLKCONSTA & ~0x80) != 0x49 );   // 等待主时钟切换到16M晶振

    CLKCONCMD = (CLKCONCMD & ~0x80) ;        // 使用外部32K晶振作为休眠时钟
    while ( (CLKCONSTA & 0x80) != 0 );      // 等待睡眠时钟切换到外部32K晶振

    CLKCONCMD = (CLKCONCMD & 0x80) ;        // 使用32M晶振作为主时钟
    while ( (CLKCONSTA & ~0x80) != 0 );     // 等待主时钟切换到32M晶振

    SLEEPCMD |= 0x04;                       // 关闭未使用的晶振
}

// 串口初始化
void serialInit(void) {
    // 初始化串口的IO
    PERCFG |= 0x01;                          // 配置UART0为位置2
    P1SEL = 0x3c;                            // P1_2,P1_3,P1_4,P1_5用作串口功能
    P2DIR &= ~0xc0;                          // P1优先用作串口
    // 配置串口
    U0CSR |= 0x80;                           // UART 方式
    U0GCR |= 11;                             // U0GCR与U0BAUD配合
    U0BAUD |= 216;                           // 波特率设为115200
    UTX0IF = 0;                              // 清除中断标志
    U0CSR |= 0X40;                           // 允许接收
    IEN0 |= 0x84;                            // 开总中断，接收中断
}

unsigned char serialAvailable(void) {
    return dataPoint;
}

// 读取一个Byte
unsigned char serialRead() {
    unsigned char ch;
    ch = serialReData[0];
    if(dataPoint > 0) {
        for(int i = 0; i < dataPoint; i++) serialReData[i] = serialReData[i+1];
        dataPoint--;
    } else {
        dataPoint = 0;
    }
    return ch;
}

// 发送一个Byte数据
unsigned char serialWrite(unsigned char dataSend) {
    U0DBUF = dataSend;
    while((U0CSR & 0x01) == 0x01);
    return 1;
}
// 按个数发送字符串
void print(char *bytes, unsigned char length) {
    for(int i = 0; i < length; i++) {
        serialWrite(*(bytes+i));
    }
}
// 发送整数
void printInt(int num) {
    if(num == 0) {
        serialWrite(0x30);
    } else {
        unsigned char ch;
        unsigned int nT;
        unsigned char flag = 0;
        if(num < 0) {
            serialWrite('-');
            nT=-num;
        } else {
            nT = num;
        }
        for(int i = 0; i < 5; i++) {
            ch = nT/10000+0x30;
            nT %= 10000;
            nT *= 10;
            if(flag == 1) {
                serialWrite(ch);
            } else {
                if(ch > 0x30) {
                    flag = 1;
                    serialWrite(ch);
                }
            }
        }
    }
}

// 发送两位小数
void printFloat(float numFloat) {
    int numI = (int)numFloat;
    unsigned char factor = 100;
    char ch;
    printInt(numI);
    numI = (int)(numFloat*factor-numI*factor);
    serialWrite('.');
    ch = numI / 10;
    serialWrite(ch+0x30);
    ch = numI % 10;
    serialWrite(ch+0x30);
}

// 发送字符串（带换行）
void println(char *bytes, unsigned char length) {
    print(bytes, length);
    serialWrite('\n');
}
// 发送整数（带换行）
void printIntln(int num) {
    printInt(num);
    serialWrite('\n');
}
// 发送两位小数（带换行）
void printFloatln(float num) {
    printFloat(num);
    serialWrite('\n');
}

// 中断处理
#pragma vector = URX0_VECTOR
__interrupt void UART0_ISR(void)
{
    unsigned char ch;
    URX0IF = 0;    // 清中断标志
    ch = U0DBUF;
    if(dataPoint < 64) {
        serialReData[dataPoint] = ch;
        dataPoint++;
    } else {
        for(int i = 0; i < 63; i++) {
            serialReData[i] = serialReData[i+1];
        }
        dataPoint = 63;
        serialReData[63] = ch;
    }
    U0DBUF = ch;
}

bleuart

2434 字

2015-10-30 06:00 +0000

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