【有那么点详细的CW32学习笔记】通用异步收发器—发送篇

只看该作者 · 2024-4-29 11:45

本章介绍CW32通用异步收发器的使用。
虽然大部分时候会被简单称为“串口”，但实际上用“串口”来指代UART并不正确。串口对应并口的概念，在串口通信中，数据被以二进制形式发送，并且每次发送都只传输1比特位（当然，传输速度可能会很快），像SPI、IIC其实也属于串口。而对传输速度的描述，也就是波特率即是描述的每秒传输的比特位数量，例如波特率是9600，就代表该串口每秒可以传输9600bit的数据。与之相对应的并口，则是使用多个物理信道传输数据，一批数据会同时在多个物理信道上传输，这种并行通信会占用很多IO资源，但是传输速度也得到了显著提高。
UART作为一种异步通信方式，他不需要时钟线，在供电正常的情况下一共就只需要两根数据线，非常适合一对一的通信需求。CW32F030拥有3个UART外设，此文章介绍UART1的使用，那么按照惯例，先总览一下使用UART需要做哪些准备工作。
需要将IO设置为输出，并复用为UART模式。
需要使能UART这个外设，并设置通信协议的必要参数（关于UART协议本身，互联网有很多优质教程，读者可以自行搜索），完成初始化。
编写发送和接收函数，调用函数实现发送和接收的功能。
第一步的进行非常简单，查询芯片《数据表》的引脚定义，发现LQFP48封装下，PA8 & PA9是UART1的发送和接收，因此只需要配置好这两个IO的功能，第一步就算是完成了。

配置代码如上图，但有读者表示自己找不到设置复用功能的函数，那我们就来看看功能复用函数的本质是什么。

这是PA9的复用函数，可以看到这是一个宏函数，其内容表明设置复用其实就是设置了对应GPIO复用寄存器的值，PA9属于A组IO的第9号口，是高位Pin口，因此要找到高位口的复用寄存器，并设置复用功能为(0010)2，也就是AF2，具体设置如下图所示。

因此配置复用的时候，如果找不到对应的复用函数，可以直接配置此寄存器来完成复用配置，但为了方便读者，配置IO复用的宏函数均位于cw32xxxxx_gpio.h这个文件中，此头文件包含了相当多的宏函数，均是常用的IO操作，如反转、置位、闪烁等，感兴趣的读者可以前往翻阅。
话题拽回到UART这边，接下来要进行的是第二步，配置UART的必要参数，这里先讲解发送功能需要进行的配置。
不论是什么单片机，想要使用任何一个片上外设，必须要使能该外设的时钟总线，直接在工程的函数列表中找到时钟配置文件下的全部函数，根据函数的名字可以快速定位使能UART1时钟的函数

我们可以看到这个函数本质上就是在操作APBEN2这个寄存器，通过查看芯片手册，我们也可以找到各个外设所属的时钟线。

随后就是UART通信参数的结构体了，结构体同样对应了寄存器，但使用结构体可以简化开发者的配置步骤，且看下图：

此结构体成员拥有相当详细的注释，这里直接按照开发者意图配置即可，我在这里配置为：波特率115200、PCLK时钟源、1个停止位、无校验位、全双工模式，配置完成后初始化结构体即可。
值得注意的是，在芯片内部并没有一个直接的波特率数值寄存器，为了保证异步通讯的可靠，波特率越精准越好，切既有的系统时钟不一定能够刚好提供波特率倍数的时基，因此实际上的波特率是一个浮点数，它拥有整数部分和小数部分的2个寄存器。具体的计算公式在芯片手册的通用异步收发器章节有写，这里只列举初始化函数中的相关操作：

由于我选择的是16倍采样，初始化函数会执行上述代码，代码的计算过程复刻了手册中的计算过程（如下图），这里是先计算时钟源在16倍采样模式下能够直接取得的波特率结果temp，temp包含了整数部分和小数部分，整数部分直接赋值即可，小数部分则是将公式变型得到的。开发者在使用时不需要手写计算BRRI和BRRF的寄存器值，初始化函数会自动完成该计算。

皆大欢喜，到目前为止已经成功完成两步了，还差最后一步就可以使用UART的发送功能了，那就是自己写一个UART1的发送函数。我手里刚好就有一个自己写的发送函数，长这个样子：

这段简易代码会发送这个字符串作为UART1的调试参数。
这段代码的主要逻辑在芯片手册里面也有详细描述：

Tips：在编写各类通信函数这里，我建议一定要加上至少两个功能。第一个就是发送的状态，成功还是失败，这很重要，出问题之后的排查工作基本就靠这个了；第二个就是超时跳出功能，有的时候可能硬件故障或者什么别的原因导致发送一直失败，如果死等就让程序全部死掉了，超时跳出可以保证其他大部分程序的正常运行，当然使用看门狗是一种更优解。
在轮询函数中调用调试函数即可实现间隔100ms发送一次的功能，效果如下：