RA6M3 HMI Board之UART實踐介紹

1.1 前言說明
串口是MCU上最常見和使用最為頻繁的外設之一，可以用作打印調試信息、遠程登陸、控制支持串口通訊的外設等功能，了解和掌握串口是嵌入式開發中的一項必備技能。

1.1.1 本章內容
使用RT-Thread Studio創建開發板的程序，編寫UART的程序，實現串口打印數據的功能，同時使用Finsh Shell控制開發板上的LED。

1.1.2 模塊介紹
開發板上提供了兩個串口連接，分別是在P109和P110的串口9，通過調試器的虛擬串口與上位機通訊。

另一個串口位于P205和P206的串口4，TXD和RXD引腳引出到Ardinuo接口上，在開發板上也直接標出了。

1.1.3 開發軟件
根據《實踐指南說明》安裝fsp3.5.0和RT-Thread Studio(2.2.6)。

1.2 步驟說明
安裝好開發環境后，首先對RT-Thread Studio的SDK Manager中安裝包進行檢查，確定相關的軟件支持包已經安裝。

1.2.1 新建工程
點擊工具欄中的文件->新建->RT-Thread項目

選擇目標開發板以及工程默認位置，這里一定要選擇HMI_Board，對應的BSP版本為1.0.3,如果選擇RA6M3-HMI-Board,對應的BSP版本為1.0.2，在使用串口時有Bug存在，會導致程序無法正常運行。

給項目一個合適的名字

點擊完成后，就可以得到一個打印信息以及一秒鐘翻轉LED的程序。

這個程序是一個完整的程序，點擊編譯后可以直接下載運行。在此基礎上我們就可以根據自己的需要編寫相應的驅動程序。

如果在下載過程中遇到上述問題，可以通過更新pyocd的版本來修正，這一問題的原因是pyocd的版本過低導致。安裝0.2.0的pyocd添加對瑞薩的支持就可以解決這個問題。

由RT-Thread Studio創建的軟件工程本身就是一個演示了LED翻轉和串口功能的例程，我們上來就可以得到可以運行的使用了串口輸出信息的程序。需要注意的是，rtthread為了方便開發者調試，在系統中嵌入了Finsh這個簡易的控制臺程序，根據用戶使能的模塊提供了不同的控制指令。

新創建的工程編譯通過后，利用板載的daplink將固件燒寫到開發板上。

在串口終端中輸入help，可以查看當前支持的指令。

其中list的功能很多，后面跟隨不同的參數可以實現不同的功能，
如圖所示，可以產看當前系統中的線程、定時器、信號量、互斥量、事件、郵箱、消息隊列以及設備的實例個數?？梢詭椭_發者掌握當前系統的運行狀態。另外reboot功能可以減少設備上下電的次數，方便遠程調試。

Finsh的除了上述已經定義好的功能，還支持自定義指令，可以幫助開發者自定義一些測試函數，方便針對特定情境進行測試。

開發板默認使用uart9作為調試串口，在開發板上的Ardinuo接口上，引出了uart4。開發板默認是不開啟uart4，為了能使用uart4，首先使用FSP工具配置相關的引腳。

點擊工程中的RA Smart Configurator，可以啟動代碼配置工具對MCU的外設進行配置。

在Stack欄中的New Stack->Connnectivity->UART添加新的UART實例。

修改General欄中的通道和設備名稱

在Pins引腳欄中設定使用的引腳和引腳的工作模式。

點擊“Generate Project Content”，即可關閉FSP工具。

回到工程中點擊RT-Thread Settings，對工程中要使用的硬件進行配置。

在配置界面的硬件一欄中勾選Enable UART4

保存文件后，就可以在工程中添加uart4，并在工程調用相關的串口函數。

1.3 代碼驗證

通過串口發送字符串，是嵌入式應用中的基本程序，檢驗串口是否正常工作。在hal_entry.c中添加以下代碼：

#include
#include "hal_data.h"
#include
#define LED_PIN BSP_IO_PORT_02_PIN_09 /* Onboard LED pins /
#define SAMPLE_UART_NAME "uart4" / 串口設備名稱 /
static rt_device_t serial; / 串口設備句柄 /
char str[] = "hello RT-Thread!rn";
void hal_entry(void)
{
rt_kprintf("nHello RT-Thread!n");
/ 查找串口設備 /
serial = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME);
rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_RX_NON_BLOCKING | RT_DEVICE_FLAG_TX_BLOCKING); // 串口設備使用模式為 (發送阻塞 接收非阻塞) 模式
while (1)
{
rt_pin_write(LED_PIN, PIN_HIGH);
rt_thread_mdelay(500);
rt_pin_write(LED_PIN, PIN_LOW);
rt_thread_mdelay(500);
/ 發送字符串 */
rt_device_write(serial, 0, str, (sizeof(str) - 1));
}
}

串口打印的效果如下圖所示。

下面使用Finsh的自定義功能實現uart4的回環功能。具體的代碼如下

#include
#include "hal_data.h"
#include
#define LED_PIN BSP_IO_PORT_02_PIN_09 /* Onboard LED pins /
#define SAMPLE_UART_NAME "uart4" / 串口設備名稱 /
static rt_device_t serial; / 串口設備句柄 /
/ 串口接收消息結構 /
struct rx_msg
{
rt_device_t dev;
rt_size_t size;
};
/ 消息隊列控制塊 /
static struct rt_messagequeue rx_mq;
/ 接收數據回調函數 /
static rt_err_t uart_input(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
struct rx_msg msg;
rt_err_t result;
msg.dev = dev;
msg.size = size;
result = rt_mq_send(&rx_mq, &msg, sizeof(msg));
if (result == -RT_EFULL)
{
/ 消息隊列滿 */
rt_kprintf("message queue full！n");
}
return result;
}
static void serial_thread_entry(void parameter)
{
struct rx_msg msg;
rt_err_t result;
rt_uint32_t rx_length;
static char rx_buffer[BSP_UART4_RX_BUFSIZE + 1];
while (1)
{
rt_memset(&msg, 0, sizeof(msg));
/ 從消息隊列中讀取消息 /
result = rt_mq_recv(&rx_mq, &msg, sizeof(msg), RT_WAITING_FOREVER);
if (result == RT_EOK)
{
/ 從串口讀取數據 /
rx_length = rt_device_read(msg.dev, 0, rx_buffer, msg.size);
rx_buffer[rx_length] = '?';
/ 通過串口設備 serial 輸出讀取到的消息 /
rt_device_write(serial, 0, rx_buffer, rx_length);
/ 打印數據 */
rt_kprintf("%sn",rx_buffer);
}
}
}
static int uart_loop_sample(int argc, char argv[])
{
rt_err_t ret = RT_EOK;
char uart_name[RT_NAME_MAX];
static char msg_pool[256];
char str[] = "hello RT-Thread!rn";
if (argc == 2)
{
rt_strncpy(uart_name, argv[1], RT_NAME_MAX);
}
else
{
rt_strncpy(uart_name, SAMPLE_UART_NAME, RT_NAME_MAX);
}
/ 查找串口設備 /
serial = rt_device_find(uart_name);
if (!serial)
{
rt_kprintf("find %s failed!n", uart_name);
return RT_ERROR;
}
/ 初始化消息隊列 /
rt_mq_init(&rx_mq, "rx_mq",
msg_pool, / 存放消息的緩沖區 /
sizeof(struct rx_msg), / 一條消息的最大長度 /
sizeof(msg_pool), / 存放消息的緩沖區大小 /
RT_IPC_FLAG_FIFO); / 如果有多個線程等待，按照先來先得到的方法分配消息 /
/ 以 非阻塞接收及阻塞發送方式打開串口設備 /
rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_RX_NON_BLOCKING | RT_DEVICE_FLAG_TX_BLOCKING);
/ 設置接收回調函數 /
rt_device_set_rx_indicate(serial, uart_input);
/ 發送字符串 /
rt_device_write(serial, 0, str, (sizeof(str) - 1));
/ 創建 serial 線程 /
rt_thread_t thread = rt_thread_create("serial", serial_thread_entry, RT_NULL, 1024, 25, 10);
/ 創建成功則啟動線程 /
if (thread != RT_NULL)
{
rt_thread_startup(thread);
}
else
{
ret = RT_ERROR;
}
return ret;
}
/ 導出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(uart_loop_sample, uart device loop sample);
void hal_entry(void)
{
while (1)
{
rt_pin_write(LED_PIN, PIN_HIGH);
rt_thread_mdelay(500);
rt_pin_write(LED_PIN, PIN_LOW);
rt_thread_mdelay(500);
}
}

在串口界面中輸入控制指令

測試效果如圖所示：

1.4 章節總結

使用RT-Thread和FSP進行開始還是很方便的，在FSP中修改相關引腳的功能，RT-Thread中使用配置工具對BSP進行使能。同時RT-Thread官網上還有詳細的文檔和示例代碼，幫助新手快速搭建工程和入門嵌入式開發是一個不錯的選擇。