【有那么點詳細的CW32學習筆記】通用異步收發器—發送篇

本章介紹CW32通用異步收發器的使用。

雖然大部分時候會被簡單稱為“串口”，但實際上 用“串口”來指代UART并不正確 。串口對應并口的概念，在串口通信中，數據被以二進制形式發送，并且每次發送都只傳輸1比特位（當然，傳輸速度可能會很快），像SPI、IIC其實也屬于串口。而對傳輸速度的描述，也就是波特率即是 描述的每秒傳輸的比特位數量 ，例如波特率是9600，就代表該串口每秒可以傳輸9600bit的數據。與之相對應的并口，則是使用多個物理信道傳輸數據，一批數據會同時在多個物理信道上傳輸，這種并行通信會占用很多IO資源，但是傳輸速度也得到了顯著提高。

UART作為一種異步通信方式，它 不需要時鐘線 ，在供電正常的情況下一共就只需要兩根數據線，非常適合一對一的通信需求。CW32F030擁有3個UART外設，此文章介紹UART1的使用，那么按照慣例，先總覽一下使用UART需要做哪些準備工作。

第一：需要將IO設置為輸出，并復用為UART模式。

第二：需要使能UART這個外設，并設置通信協議的必要參數（關于UART協議本身，互聯網有很多優質教程，讀者可以自行搜索），完成初始化。

第三：編寫發送和接收函數，調用函數實現發送和接收的功能。

第一步的進行非常簡單，查詢芯片《數據表》的引腳定義，發現LQFP48封裝下，PA8 & PA9是UART1的發送和接收，因此只需要配置好這兩個IO的功能，第一步就算是完成了。

配置代碼如上圖，但有讀者表示自己找不到設置復用功能的函數，那我們就來看看功能復用函數的本質是什么。

這是PA9的復用函數，可以看到這是一個宏函數，其內容表明設置復用其實就是設置了對應GPIO復用寄存器的值，PA9屬于A組IO的第9號口，是高位Pin口，因此要找到高位口的復用寄存器，并設置復用功能為(0010) 2 ，也就是AF2，具體設置如下圖所示。

因此配置復用的時候，如果找不到對應的復用函數，可以直接配置此寄存器來完成復用配置，但為了方便讀者，配置IO復用的宏函數均位于cw32xxxxx_gpio.h這個文件中，此頭文件包含了相當多的宏函數，均是常用的IO操作，如反轉、置位、閃爍等，感興趣的讀者可以前往翻閱。

話題拽回到UART這邊，接下來要進行的是第二步，配置UART的必要參數，這里先講解發送功能需要進行的配置。

不論是什么單片機，想要使用任何一個片上外設，必須要使能該外設的時鐘總線 ，直接在工程的函數列表中找到時鐘配置文件下的全部函數，根據函數的名字可以快速定位使能UART1時鐘的函數

我們可以看到這個函數本質上就是在操作APBEN2這個寄存器，通過查看芯片手冊，我們也可以找到各個外設所屬的時鐘線。

隨后就是UART通信參數的結構體了，結構體同樣對應了寄存器，但使用結構體可以簡化開發者的配置步驟，且看下圖：

此結構體成員擁有相當詳細的注釋，這里直接按照開發者意圖配置即可，我在這里配置為：波特率115200、PCLK時鐘源、1個停止位、無校驗位、全雙工模式，配置完成后初始化結構體即可。

值得注意的是，在芯片內部并沒有一個直接的波特率數值寄存器，為了保證異步通訊的可靠，波特率越精準越好，且既有的系統時鐘不一定能夠剛好提供波特率倍數的時基，因此實際上的波特率是一個浮點數，它擁有整數部分和小數部分的2****個寄存器 。具體的計算公式在芯片手冊的通用異步收發器章節有寫，這里只列舉初始化函數中的相關操作：

由于我選擇的是16倍采樣，初始化函數會執行上述代碼，代碼的計算過程復刻了手冊中的計算過程（如下圖），這里是先計算時鐘源在16倍采樣模式下能夠直接取得的波特率結果temp，temp包含了整數部分和小數部分，整數部分直接賦值即可，小數部分則是將公式變型得到的。開發者在使用時不需要手寫計算BRRI和BRRF的寄存器值，初始化函數會自動完成該計算。

皆大歡喜，到目前為止已經成功完成兩步了，還差最后一步就可以使用UART的發送功能了，那就是自己寫一個UART1的發送函數。我手里剛好就有一個自己寫的發送函數，長這個樣子：

這段簡易代碼會發送這個字符串作為UART1的調試參數。

這段代碼的主要邏輯在芯片手冊里面也有詳細描述：

Tips： 在編寫各類通信函數這里，我建議一定要 加上至少兩個功能 。第一個就是 發送的狀態 ，成功還是失敗，這很重要，出問題之后的排查工作基本就靠這個了；第二個就是 超時跳出功能 ，有的時候可能硬件故障或者什么別的原因導致發送一直失敗，如果死等就讓程序全部死掉了，超時跳出可以保證其他大部分程序的正常運行，當然使用看門狗是一種更優解。

在輪詢函數中調用調試函數即可實現間隔100ms發送一次的功能，效果如下：

從時間上來看，100ms的定時發送還是很精確的，這種方式占用CPU的時間資源實現發送，雖然傳統但是有效可控。

要點總結：

1、注意區分串口和并口的概念。

2、CW32的UART雖然有2個波特率寄存器，但是并不需要開發者手算寄存器參數。

審核編輯 黃宇