K210_kendryte IDE_UART_中断法

本实验基于kendryte standalone SDK实现K210的C语言裸机开发。采用

中断

的方式实现了串口的收发功能。

一、实验环境

1、软件环境：

macOS 11.4

kendryte IDE

Kendryte Standalone SDK

2、硬件环境

SIPEED M1 AI MODULE

二、功能构思

实现简单的串口输出字符串信息。采用

中断

方式实现串口实时接收上位机的信息，并实时回传至串口输出。

三、代码实现

1、FPIOA引脚绑定

想实现串口功能首先要定义好串口的硬件接口。由于K210支持可编程IO所以第一步根据电路设计配置好RX于TX。这里参考M1 AI MOUDLE的Datasheet使用ISP_RX与ISP_TX引脚。分别对应芯片上的IO4、IO5。

在kendryte IDE中使用FPIOA configure进行IO4、IO5引脚的绑定。如图所示。

绑定好后在fpioa-config.c中会生成如下代码段，这里我额外根据电路板上的LED绑定了三个GPIO。便于演示中断效果。

#include <fpioa.h>
#include "fpioa-config.h"

int ide_config_fpioa() {
int ret = 0;

ret += fpioa_set_function(12, FUNC_GPIO0);
ret += fpioa_set_function(13, FUNC_GPIO1);
ret += fpioa_set_function(14, FUNC_GPIO2);
ret += fpioa_set_function(4, FUNC_UART1_RX);
ret += fpioa_set_function(5, FUNC_UART1_TX);

return ret;
}

2、初始化外设

(1)初始化GPIO

初始化通用GPIO（LED用）gpio_init()函数为SDK提供函数，主要用来使能GPIO的时钟。gpio_set_drive_mode（）用来设置gpio的工作模式（输入、输出）gpio_set_pin（）用来设置引脚的电平状态。详细用法如下所示。

函数原型

void gpio_set_drive_mode(uint8_t pin, gpio_drive_mode_t mode)

参数

mode成员：

函数原型

void gpio_set_pin(uint8_t pin, gpio_pin_value_t value)

参数

value成员：

整体GPIO初始化子程序：

void GPIO_init(void) {
  gpio_init();  // enable the gpio clock
  gpio_set_drive_mode(0, GPIO_DM_OUTPUT);
  gpio_set_drive_mode(1, GPIO_DM_OUTPUT);
  gpio_set_drive_mode(2, GPIO_DM_OUTPUT);
  gpio_set_pin(0, GPIO_PV_HIGH);
  gpio_set_pin(1, GPIO_PV_HIGH);
  gpio_set_pin(2, GPIO_PV_HIGH);
}

(2)初始化串口

初始化串口时应初始化串口号、串口工作方式、波特率、数据位宽、停止位、校验位。分别用SDK中的以下函数实现。

特别要初始化串口中断相关配置信息

。uart_irq_register()函数实现了串口中断回调函数的注册。K210不同于stm32等mcu，官方SDK中并没有给出固定的回调函数，因此要使用该函数注册自己的函数为中断的回调函数。

函数原型

void uart_init(uart_device_number_t channel)

参数

uart号：

函数原型

void uart_configure(uart_device_number_t channel, uint32_t baud_rate, uart_bitwidth_t data_width, uart_stopbit_t stopbit, uart_parity_t parity)

参数

数据位宽：

停止位宽：

校验位：

函数原型

void uart_set_work_mode(uart_device_number_t uart_channel, uart_work_mode_t work_mode)

参数

工作方式：

函数原型

void uart_irq_register(uart_device_number_t channel, uart_interrupt_mode_t interrupt_mode, plic_irq_callback_t uart_callback, void *ctx, uint32_t priority)

参数

interrupt_mode:

priority:

Each individual interrupt can have its own priority selected among 7 possible levels ( 1 is the lowest priority and 7 the highest priority).

函数原型

void uart_set_receive_trigger(uart_device_number_t channel, uart_receive_trigger_t trigger);

参数

trigger:

整体串口初始化子程序：

void UART_init(void) {
  uart_init(UART_DEVICE_1);  // enable the uart device clock
  uart_set_work_mode(UART_DEVICE_1, UART_NORMAL);
  uart_configure(UART_DEVICE_1, 115200, UART_BITWIDTH_8BIT, UART_STOP_1,UART_PARITY_NONE);
  uart_irq_register(UART_DEVICE_1, UART_RECEIVE, uart1_receive_callback, NULL,1);  // priority 1~7 1 is the lowest
  uart_set_receive_trigger(UART_DEVICE_1, UART_RECEIVE_FIFO_1);
}

(3)初始化中断

K210要实现串口中断需要配置外部中断、以及使能总中断。分别使用plic_init()函数以及sysctl_enable_irq()函数。

3、串口功能实现

(1)发送功能

在SDK中提供了很多串口发送的函数可以使用，包含了中断发送、发送、dma发送等函数。这里使用最简单的非中断发送函数实现简单的发送效果。函数如下。

函数原型

int uart_send_data(uart_device_number_t channel, const char *buffer, size_t buf_len)

参数

返回值

已发送数据的长度。

发送子程序：

void uart_send(char *tx_buffer) {
  uart_send_data(UART_DEVICE_1, tx_buffer, strlen(tx_buffer));
  //*tx_buffer = '1';
  // uart_send_data(UART_DEVICE_1, tx_buffer, strlen(tx_buffer));
}

(2)接收功能

这里使用中断的方式来接收上位机的信息。中断方式不同于查询方式，不需要一直占用CPU，仅仅在触发中断后CPU才进入中断函数，处理中断操作，其余时间CPU可处理其他任务。因此中断可大大提升整体程序的效率。uart1_receive_callback(void *ctx)为本次使用的回调函数。在该函数中处理接收信息。

int uart1_receive_callback(void *ctx) {
  while (uart_receive_data(UART_DEVICE_1, &rx_buffer, 1)) {
    uart_send(&rx_buffer);
  }
  return 0;
}

4、整体代码

#include <gpio.h>
#include <plic.h>
#include <sleep.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sysctl.h>
#include <uart.h>

char *string = {"hello world!\n"};
char rx_buffer;
void GPIO_init(void);
void UART_init(void);
void uart_send(char *tx_buffer);
int uart1_receive_callback(void *ctx);  // uart1 receive callback function
int main(void) {
  plic_init();  //初始化外部中断
  GPIO_init();
  UART_init();
  sysctl_enable_irq();  //使能中断
  msleep(5000);
  uart_send(string);
  while (1) {
    gpio_set_pin(0, GPIO_PV_LOW);
    gpio_set_pin(1, GPIO_PV_LOW);
    gpio_set_pin(2, GPIO_PV_LOW);
    msleep(1000);
    gpio_set_pin(0, GPIO_PV_HIGH);
    gpio_set_pin(1, GPIO_PV_HIGH);
    gpio_set_pin(2, GPIO_PV_HIGH);
    msleep(1000);
  }
}

void GPIO_init(void) {
  gpio_init();  // enable the gpio clock
  gpio_set_drive_mode(0, GPIO_DM_OUTPUT);
  gpio_set_drive_mode(1, GPIO_DM_OUTPUT);
  gpio_set_drive_mode(2, GPIO_DM_OUTPUT);
  gpio_set_pin(0, GPIO_PV_HIGH);
  gpio_set_pin(1, GPIO_PV_HIGH);
  gpio_set_pin(2, GPIO_PV_HIGH);
}

void UART_init(void) {
  uart_init(UART_DEVICE_1);  // enable the uart device clock
  uart_set_work_mode(UART_DEVICE_1, UART_NORMAL);
  uart_configure(UART_DEVICE_1, 115200, UART_BITWIDTH_8BIT, UART_STOP_1,
                 UART_PARITY_NONE);
  uart_irq_register(UART_DEVICE_1, UART_RECEIVE, uart1_receive_callback, NULL,
                    1);  // priority 1~7 1 is the lowest
  uart_set_receive_trigger(UART_DEVICE_1, UART_RECEIVE_FIFO_1);
}

void uart_send(char *tx_buffer) {
  uart_send_data(UART_DEVICE_1, tx_buffer, strlen(tx_buffer));
  //*tx_buffer = '1';
  // uart_send_data(UART_DEVICE_1, tx_buffer, strlen(tx_buffer));
}

int uart1_receive_callback(void *ctx) {
  while (uart_receive_data(UART_DEVICE_1, &rx_buffer, 1)) {
    uart_send(&rx_buffer);
  }
  return 0;
}

四、实验效果

编译以上代码，并通过k-flash下载到k210中。将串口调试助手设置为和程序中一致的参数。实验现象为：通电后5s 可以看到发送的hello world!信息。表示发送子程序成功！板上的3个LED开始持续闪烁。使用键盘输入信息发送至k210。k210能够同时将输入的信息发送到串口调试助手中，表示接收程序成功！在没有发送信息时3个LED可以一直保持闪烁状态。说明在没有产生接收中断时CPU可一直处理主函数任务。