RA6M3 HMI Board之UART实践介绍

1.1 前言说明串口是MCU上最常见和使用最为频繁的外设之一，可以用作打印调试信息、远程登陆、控制支持串口通讯的外设等功能，了解和掌握串口是嵌入式开发中的一项必备技能。

(相关资料图)

1.1.1 本章内容使用RT-ThreadStudio创建开发板的程序，编写UART的程序，实现串口打印数据的功能，同时使用Finsh Shell控制开发板上的LED。

1.1.2 模块介绍开发板上提供了两个串口连接，分别是在P109和P110的串口9，通过调试器的虚拟串口与上位机通讯。

另一个串口位于P205和P206的串口4，TXD和RXD引脚引出到Ardinuo接口上，在开发板上也直接标出了。

1.1.3 开发软件根据《实践指南说明》安装fsp3.5.0和RT-Thread Studio(2.2.6)。

1.2 步骤说明安装好开发环境后，首先对RT-Thread Studio的SDK Manager中安装包进行检查，确定相关的软件支持包已经安装。

1.2.1 新建工程点击工具栏中的文件->新建->RT-Thread项目

选择目标开发板以及工程默认位置，这里一定要选择HMI_Board，对应的BSP版本为1.0.3,如果选择RA6M3-HMI-Board,对应的BSP版本为1.0.2，在使用串口时有Bug存在，会导致程序无法正常运行。

给项目一个合适的名字

点击完成后，就可以得到一个打印信息以及一秒钟翻转LED的程序。

这个程序是一个完整的程序，点击编译后可以直接下载运行。在此基础上我们就可以根据自己的需要编写相应的驱动程序。

如果在下载过程中遇到上述问题，可以通过更新pyocd的版本来修正，这一问题的原因是pyocd的版本过低导致。安装0.2.0的pyocd添加对瑞萨的支持就可以解决这个问题。

由RT-Thread Studio创建的软件工程本身就是一个演示了LED翻转和串口功能的例程，我们上来就可以得到可以运行的使用了串口输出信息的程序。需要注意的是，rtthread为了方便开发者调试，在系统中嵌入了Finsh这个简易的控制台程序，根据用户使能的模块提供了不同的控制指令。

新创建的工程编译通过后，利用板载的daplink将固件烧写到开发板上。

在串口终端中输入help，可以查看当前支持的指令。

其中list的功能很多，后面跟随不同的参数可以实现不同的功能，如图所示，可以产看当前系统中的线程、定时器、信号量、互斥量、事件、邮箱、消息队列以及设备的实例个数。可以帮助开发者掌握当前系统的运行状态。另外reboot功能可以减少设备上下电的次数，方便远程调试。

Finsh的除了上述已经定义好的功能，还支持自定义指令，可以帮助开发者自定义一些测试函数，方便针对特定情境进行测试。

开发板默认使用uart9作为调试串口，在开发板上的Ardinuo接口上，引出了uart4。开发板默认是不开启uart4，为了能使用uart4，首先使用FSP工具配置相关的引脚。

点击工程中的RA Smart Configurator，可以启动代码配置工具对MCU的外设进行配置。

在Stack栏中的New Stack->Connnectivity->UART添加新的UART实例。

修改General栏中的通道和设备名称

在Pins引脚栏中设定使用的引脚和引脚的工作模式。

点击“GenerateProject Content”，即可关闭FSP工具。

回到工程中点击RT-Thread Settings，对工程中要使用的硬件进行配置。

在配置界面的硬件一栏中勾选Enable UART4

保存文件后，就可以在工程中添加uart4，并在工程调用相关的串口函数。

1.3 代码验证

通过串口发送字符串，是嵌入式应用中的基本程序，检验串口是否正常工作。在hal_entry.c中添加以下代码：

#include #include "hal_data.h" #include #define LED_PIN BSP_IO_PORT_02_PIN_09 /* Onboard LED pins / #define SAMPLE_UART_NAME "uart4" /串口设备名称 / staticrt_device_t serial; /串口设备句柄 / char str[] = "hello RT-Thread!rn"; void hal_entry(void) { rt_kprintf("nHello RT-Thread!n"); /查找串口设备 / serial = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME); rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_RX_NON_BLOCKING | RT_DEVICE_FLAG_TX_BLOCKING); // 串口设备使用模式为 (发送阻塞接收非阻塞) 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); /发送字符串 */ rt_device_write(serial, 0, str, (sizeof(str) - 1)); } }

串口打印的效果如下图所示。

下面使用Finsh的自定义功能实现uart4的回环功能。具体的代码如下

#include #include "hal_data.h" #include #define LED_PIN BSP_IO_PORT_02_PIN_09 /* Onboard LED pins / #define SAMPLE_UART_NAME "uart4" /串口设备名称 / static rt_device_t serial; /串口设备句柄 / /串口接收消息结构 / struct rx_msg { rt_device_t dev; rt_size_t size; }; /消息队列控制块 / static struct rt_messagequeue rx_mq; /接收数据回调函数 / 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) { /消息队列满 */ 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)); /从消息队列中读取消息 / result = rt_mq_recv(&rx_mq, &msg, sizeof(msg), RT_WAITING_FOREVER); if (result == RT_EOK) { /从串口读取数据 / rx_length = rt_device_read(msg.dev, 0, rx_buffer, msg.size); rx_buffer[rx_length] = "�"; /通过串口设备 serial 输出读取到的消息 / rt_device_write(serial, 0, rx_buffer, rx_length); /打印数据 */ 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); } /查找串口设备 / serial = rt_device_find(uart_name); if (!serial) { rt_kprintf("find %s failed!n", uart_name); return RT_ERROR; } /初始化消息队列 / rt_mq_init(&rx_mq, "rx_mq", msg_pool, /存放消息的缓冲区 / sizeof(struct rx_msg), /一条消息的最大长度 / sizeof(msg_pool), /存放消息的缓冲区大小 / RT_IPC_FLAG_FIFO); /如果有多个线程等待，按照先来先得到的方法分配消息 / /以非阻塞接收及阻塞发送方式打开串口设备 / rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_RX_NON_BLOCKING | RT_DEVICE_FLAG_TX_BLOCKING); /设置接收回调函数 / rt_device_set_rx_indicate(serial, uart_input); /发送字符串 / rt_device_write(serial, 0, str, (sizeof(str) - 1)); /创建 serial 线程 / rt_thread_t thread = rt_thread_create("serial", serial_thread_entry, RT_NULL, 1024, 25, 10); /创建成功则启动线程 / if (thread != RT_NULL) { rt_thread_startup(thread); } else { ret = RT_ERROR; } return ret; } /导出到 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); } }