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UART

大约 4 分钟

关于

UART，即Universal Asynchronous Receiver/Transmitter（通用异步收发器），是一种串行、异步、全双工的通信协议，在嵌入式领域应用的非常广泛。

UART 通用API

在 Arduino 中，我们一般把UART称为Serial。我们在此仅介绍一些常用的 API ，具体的通用 API 可以参考 Arduino 官方文档open in new window。

begin

此函数用于初始化串口，设置波特率。

void begin(unsigned long baud, byte config)
  • baud：波特率，单位为 bps
  • config：配置，可选值为SERIAL_8N1 SERIAL_8N2 SERIAL_7N1 SERIAL_8E1 SERIAL_7E2 SERIAL_8E2 SERIAL_7O1 SERIAL_8O1 SERIAL_7O2 SERIAL_8O2

当然，您也可以使用

void begin(unsigned long baud)

来进行初始化，此时配置为SERIAL_8N1。

end

此函数用于关闭串口。

void end()

available

此函数用于获取串口接收缓冲区中的字节数。

int available()
  • 返回值：串口接收缓冲区中的字节数

read

此函数用于从串口接收缓冲区中读取一个字节。

int read()
  • 返回值：读取到的字节，如果没有可读取的字节，则返回-1

write

此函数用于向串口发送数据。

size_t write(uint8_t data)
  • 返回值：发送的字节数
  • data：要发送的字节

当然，您也可以使用

size_t write(const uint8_t *buffer, size_t size)

来发送多个字节。

  • buffer：要发送的字节缓冲区
  • size：要发送的字节数
  • 返回值：发送的字节数

flush

此函数用于清空串口接收缓冲区。

void flush()

peek

此函数用于查看串口接收缓冲区中的下一个字节，但不会将其从缓冲区中删除。

int peek()
  • 返回值：下一个字节，如果没有可读取的字节，则返回-1

AirMCU 专用API

AirMCU 有多个 U(S)ART 外设。为方便起见，U(S)ARTx 编号用于定义 Serialx 实例：

  • Serial1 为 USART1
  • Serial2 为 USART2
  • Serial3 为 USART3
  • Serial4 为 UART4
  • ...对于 LPUART1 ，为 SerialLP1

默认情况下，只有一个 Serialx 实例可映射到通用 Serial 名称。需要注意的是，一般我们习惯上使用Serial1来作为全局的Serial对象。

要使用第二个串行端口，代码中应中在 setup() 函数之前声明 HardwareSerial 对象：

//                      RX    TX
HardwareSerial Serial2(PA1, PA0);

void setup() {
  Serial1.begin(115200); 
}

void loop() {
  Serial1.println("Hello World!");
  delay(1000);
}

另一个解决方案是在主 .ino 文件旁边添加一个 build_opt.h 文件： -DENABLE_HWSERIALx 。这将使用变体的 PeripheralPins.c 中找到的第一个 USARTx 实例来定义 Serialx 实例。

提示

只用使用这种解决方案才能在代码中使用 serialEventx() 回调。

例如，如果您在 build_opt.h 中定义： -DENABLE_HWSERIAL2

这将使用您的变体的 PeripheralPins.c 中的 PinMap_UART_RX[] 和 PinMap_UART_TX[] 数组中找到的第一个 Rx 和 Tx 引脚实例化 Serial2 serialEvent2() 将被启用。

要指定应使用哪个 Rx 或 Tx 引脚而不是第一个找到的引脚，您可以指定 PIN_SERIALn_RX 或 PIN_SERIALn_TX ，其中 n 是串行实例的编号。

Serial2 的示例：

  • 在 variant.h 中：
#define PIN_SERIAL2_RX PA1
#define PIN_SERIAL2_TX PA0
  • 在 build_opt.h 中： -DPIN_SERIAL2_RX=PA1 -DPIN_SERIAL2_TX=PA0

更改默认 Serial 实例引脚

还可以使用下列 API 更改 Serial 实例使用的默认引脚：

  • void setRx(PinName rxPin)
  • void setRx(uint32_t rxPin)
  • void setTx(PinName txPin)
  • void setTx(uint32_t txPin)

注意

这些API必须在 begin() 之前调用。

启用半双工模式

U(S)ART 可配置为遵循单线半双工协议，其中 Tx 和 Rx 线路在内部连接。在此通信模式下，仅 Tx 引脚用于发送和接收。

  • 扩展 HardwareSerial 构造函数：

    • HardwareSerial(uint32_t _rxtx) ：用于半双工的 U(S)ART Tx 引脚号 ( PYn )
    • HardwareSerial(PinName _rxtx) ：用于半双工的 U(S)ART Tx 引脚名称 ( PY_n )
    • 如果 Rx == Tx 则采用半双工模式：
      • HardwareSerial(uint32_t _rx, uint32_t _tx) ：用于半双工的 U(S)ART Tx 引脚号 ( PYn )
      • HardwareSerial(PinName _rx, PinName tx) ：用于半双工的 U(S)ART Tx 引脚名称 ( PY_n )
    • HardwareSerial(void *peripheral, HalfDuplexMode_t halfDuplex = HALF_DUPLEX_DISABLED) ：如果 HALF_DUPLEX_ENABLED 获取用于半双工的 PeripheralPins.c 中请求的外设的第一个Tx引脚

  • 添加 enableHalfDuplexRx() 以在 Rx 模式下启用串行。可以使用 read() ，但会避免执行读取。在 available() 使用之前有用

  • void setHalfDuplex() ：当实例未以半双工模式实例化时，启用实例的半双工模式。在这种情况下，必须在 begin() 之前调用。

启用硬件流控制

HardwareSerial 构造函数接受可选的 RTS/CTS 引脚：

  • HardwareSerial(uint32_t _rx, uint32_t _tx, uint32_t _rts = NUM_DIGITAL_PINS, uint32_t _cts = NUM_DIGITAL_PINS)
  • HardwareSerial(PinName _rx, PinName _tx, PinName _rts = NC, PinName _cts = NC)

您还可以在 HardwareSerial 实例上启用 RTS/CTS 引脚：

  • void setRts(uint32_t _rts)
  • void setCts(uint32_t _cts)
  • void setRtsCts(uint32_t _rts, uint32_t _cts)
  • void setRts(PinName _rts)
  • void setCts(PinName _cts)
  • void setRtsCts(PinName _rts, PinName _cts)