UART串口驱动代码编写及总结

芯片内置UART接口，用于与外部进行异步串行通信。串口控制器有如下特征：1，内置波特率发生器，支持不同波特率的配置；2，数据位宽支持5/7/8bit；3 停止位可配置成1或2bit；4，可支持38Khz红外调制；5 , 支持自动波特率检测。

-每个UART口，芯片会分配16K的地址。每个UART相关的寄存器如下图：

UART_CTRL寄存器的每个位的具体作用如下图：

编写UART串口驱动程序时，需要从以下几个方面进行考虑。

1. 串口时钟使能，GPIO时钟使能；
2. 串口复位；
3. GPIO端口模式配置；
4. 串口参数初始化
5. 开启中断并且初始化NVIC（如果需要开启中断才需要这个步骤）；
6. 使能串口；
7. 编写中断处理函数。

//UART_rx口模式寄存器通过bitband映射到的地址
//UART_rx口数据寄存器通过bitband映射到的地址
//UART_tx口模式寄存器通过bitband映射到的地址
//UART_tx口数据寄存器通过bitband映射到的地址
#include <stdio.h>
#define  UART_rxgpio_mode  0x50000000     
#define  UART_rxgpio_data  0x50000004     
#define  UART_txgpio_mode  0x50000008     
#define  UART_txgpio_data  0x5000000C     
#define  UART_rstgpio_mode 0x50000012     
#define  UART_rstgpio_data 0x50000016
//适合所有GPIO口的通用的数据结构
#define	 uart_num          3//设备中uart通道的总个数是3个。

	struct gpio_t
	{
		int *gpio_data_out;//gpio数据寄存器，用来输出数据
		int *gpio_data_in;//gpio数据寄存器，用来输入数据
		int *gpio_mode;    //gpio模式寄存器，用来控制io口是输入还是输出的。
		void (*out_mode)       (int *gpio_mode);				  //gpio配置为输出模式
		void (*in_mode)        (int *gpio_mode);					  //gpio配置为输入模式
		void (*active_signal)  (int *gpio_data_out);		  //gpio的数据寄存器中，某一位输出有效位（打开功能）
		void (*non_active_signal)  (int *gpio_data_out);    //gpio的数据寄存器中，某一位输出无效位(关闭功能）
	};

	void out_mode (int *gpio_mode)
	{
		*gpio_mode = 1;//输入模式
	}

	void in_mode  (int *gpio_mode)
	{
		*gpio_mode = 1;//输入模式
	}
	void active_signal (int *gpio_data_out)
	{
		*gpio_data_out = 1;//这个要根据实际情况，看高电平有效还是低电平有效
	}

	void non_active_signal (int *gpio_data_out)
	{
		*gpio_data_out = 0;//这个要根据实际情况，看高电平有效还是低电平有效
	}
//一个UART口至少要包括TX和Rx,对于外设寄存器,芯片厂家一般会给出bitband,对数据和模式寄存器的地址进行映射到另外一片内存区域，进行位操作
	struct gpio_t  rx =
	{
		(int *)UART_rxgpio_data, //gpio通过bitband映射到的地址
		(int *)UART_rxgpio_data, //gpio通过bitband映射到的地址
	    (int *)UART_rxgpio_mode,
		out_mode,
		in_mode,
		active_signal,
		non_active_signal,
	};//uart的接收io口

	struct gpio_t  tx = 
	{
		(int *)UART_txgpio_data, //gpio通过bitband映射到的地址
		(int *)UART_txgpio_data, //gpio通过bitband映射到的地址
		(int *)UART_txgpio_mode,
		out_mode,
		in_mode,
		active_signal,
		non_active_signal,
	};  //uart的发送io口

	struct gpio_t  rst =
	{
		(int *)UART_rstgpio_data,   //gpio通过bitband映射到的地址
		(int *)UART_rstgpio_data,   //gpio通过bitband映射到的地址
		(int *)UART_rstgpio_mode,
		out_mode,
		in_mode,
		active_signal,
		non_active_signal,
	};  //uart的复位的io口
//对uart进行数据结构的定义
	struct uart_t
	{
		char     *name;//分清是哪个串口
		struct   gpio_t  *rx;
		struct   gpio_t  *tx;
		struct   gpio_t  *rst;
	};
	struct uart_t  remote_uart = 
	{
		"remote_uart",
		(int *)&rx,
		(int *)&tx,
		(int *)&rst,
	};
    //串口相关的配置
	struct uart_config_t
	{
		int baud_rate;  //波特率的配置
		int data_bits;  //数据位
		int parity;     //奇偶校验位
		int stop_bits;  //停止位
		int data_process_mode;//数据处理的方式，分为扫描和中断
	};

	enum  data_process_mode 
	{
		scan_mode  = 0,//扫描的方式
		invt_mode  //中断的方式
	};

	struct uart_config_t uart_config = 
	{
		9600,
		8,//8位数据位
		0,//无校验
		1,//1位停止位
		invt_mode,//中断的方式
	};
	 
	//芯片内部总的全局变量，用来控制各个外设工作的。
	struct sys_t
	{
		int  osc_ctl1;//系统OSC控制寄存器
		int  sys_mode;//系统模式切换寄存器
		int  sys_pd;  //系统掉电控制寄存器
		int  ADC_CTL; //ADC控制寄存器（电源控制）
		int  osc_ctl2;//系统osc2控制寄存器
		int  sys_rst; //系统复位寄存器
		int  map_ctl; //地址映射控制寄存器
		int  mode0_en;//模块使能0寄出器
		int  mode1_en;//模块使能1寄存器
		int  nvic_en; //nvic中断使能寄存器
		int  kbi_en;  //kbi使能寄存器
	}; 
	
	struct sys_t sys;

	struct uart_t_paramete_config_t
	{
		int ctrl;//控制寄存器
		int baud;//波特率配置寄存器
		int stat;//uart相关的状态寄存器
		int txd;//发送数据寄存器
		int rxd;//接收数据的寄存器
	};
	struct uart_t_paramete_config_t uart;

	//串口的状态
	struct uart_status_t
	{
		int reset_time_count;//达到这个固定的时间，就复位一下串口。防止串口彻底乱了
		int tx_time_out;//每次发送完时间的延时，超过这个时间，才允许再次发送
		int rx_time_out;//每次接收数据的时间延时计时。两帧之间只有大于这个时间，才允许继续读出来
	};
	struct uart_status_t uart_status[uart_num];

	struct fifo_t
	{
		int *fifo_buf;//uart串口通信的起始地址
		int rd; //读的指针
		int wd; //写的指针
		int buf_len;//uart串口总的数据长度
	};

	struct resource_driver_t;//编译这个参数时，会自动往下查找的。
	struct device_t
	{
		int device_id;//器件对应的id
		int trans_class;//总线传输类型：IIC,SPI,Uart
		void *bus_driver;//总线驱动（万能的void*,后面进行实例化时，可以进行强转）
		void *resource; //实际占用的硬件资源（IO等）
		void *resource_cfg;//硬件资源的配置：如控制灯如何闪烁间隔等
		struct resource_driver_t *resouce_driver;//器件资源控制驱动（初始化，读，写，控制的驱动）
	};

	//设备驱动的初始化，读，写，执行功能,需要用函数指针进行实例化
	struct resource_driver_t
	{
		int (init*)(struct device_t *device,int mode);//根据上电，下电，复位等情况时，对资源进行初始化操作
		int (*read)(int addr, int *buf, int len, struct device_t *device);//根据资源实际挂载的传输总线。进行查找里面的值
		int (*write)(int addr, int *buf, int len, struct device_t *device);
		int(*ioctrl)(int ctlid, struct device_t *device, int parameter);//根据传进来的参数进行实际控制设备

	};

	struct uart_buffer_t
	{
		struct fifo_t rx;//接收的缓存
		struct fifo_t tx;//发送数据的缓存
		struct device_t *device;//uart实际物理设备的地址
	};
	struct uart_buffer_t uart_buf[uart_num];

	void nvic_disable(int uart_nvic_index)
	{

	}
	void nvic_enable(int uart_nvic_index)
	{

	}
	void uart_init  (struct uart_config_t *uart_config, struct uart_t  *remote_uart)
	{
		//在芯片的上配置对应的时钟使能
		sys.mode0_en |= 1 << 5;    //使能远程通信串口的时钟
		//会根据配置的串口的数据位和校验位信息，进行改变ctrl里面寄存器的值
		if (uart_config->data_bits == 8)
		{
			uart.ctrl |= (uart_config->data_bits - 5) << 5;//将ctrl的bit5,6进行置位。
		}

		uart.baud = uart_config->baud_rate; //暂时用这个方法，实际上比这个复杂，具体根据芯片厂家来确定
		//根据配置的uart数据是扫描还是中断的方式，来确定系统的中断是否生效
		if (uart_config->data_process_mode == scan_mode) //配置为扫描的方式，则uart对应的系统中断失效
		{
			nvic_disable(0); //远程uart中断号失效，不在使用
		}
		else
		{
			nvic_enable(0);//将uart口的中断号生效
		}
	}

	int main()
	{
		struct gpio_t *txio = remote_uart.tx;
		struct gpio_t *rst  = remote_uart.rst;
		memset(sys,0);
		//uart的初始化，是在通信模块上电瞬间进行初始化的：根据实际的uart通道的个数，分别对每个uart进行初始化操作
		//1.首先uart底层驱动的buffer指向应用层实际的串口。

 //上电时，先设定好io口是输入还是输出的模式。输出模式时，模式寄存器对应的bit位为0；输入模式时，模式寄存器上对应的bit位为1
		remote_uart.tx->out_mode(txio->gpio_mode);//将rx配置为输出模式，由于电脑上0x50000008这个内存不能分配给使用，故会报错。嵌入式硬件上可以
		remote_uart.tx->out_mode(rst->gpio_mode);//将rst管脚配置为输出模式

		//根据配置好的uart相关io配置及串口通信相关的配置，对串口进行初始化。主要功能：修改UART相关寄存器里面的值
		uart_init(&uart_config, &remote_uart);
		//上电过程中通过文件系统，进行读，写，控制串口通信

		system("pause");
	}