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硬件测试平台：正点原子潘多拉STM32L4开发板

OS内核版本：4.0.0

注意：下面的示例代码是从原子提供的例程中摘录，因此可能与最新的RT-Thread源码有出入(因为RT-Thread源码在不断的开发维护中)

下面摘录的例程中，关键位置我给出了注释

下面开始正文：

RT-Thread的Finsh串口控制台有个标志性的开头打印信息如下：

\ | /- RT -     Thread Operating System / | \     4.0.0 build Dec 18 2018 2006 - 2018 Copyright by rt-thread team

在components.c中找到rtthread_startup()函数

int rtthread_startup(void){
       rt_hw_interrupt_disable();    /* board level initialization     * NOTE: please initialize heap inside board initialization.     */    rt_hw_board_init();    /* show RT-Thread version */    rt_show_version();

rt_show_version();就是打印这段开头信息的。

/** * This function will show the version of rt-thread rtos */void rt_show_version(void){
       rt_kprintf("\n \\ | /\n");    rt_kprintf("- RT -     Thread Operating System\n");    rt_kprintf(" / | \\     %d.%d.%d build %s\n",               RT_VERSION, RT_SUBVERSION, RT_REVISION, __DATE__);    rt_kprintf(" 2006 - 2018 Copyright by rt-thread team\n");}RTM_EXPORT(rt_show_version);

显然，既然能串口打印了，那么必然在这之前已经初始化了该串口，那么rt_show_version()之前的rt_hw_board_init()函数里一定初始化了串口。

void rt_hw_board_init(){
   //...略    /* Second initialize the serial port, so we can use rt_kprintf right away */#ifdef RT_USING_SERIAL    stm32_hw_usart_init();#endif#ifdef RT_USING_CONSOLE    rt_console_set_device(RT_CONSOLE_DEVICE_NAME);#endif//...略}

int stm32_hw_usart_init(void){
       struct stm32_uart* uarts[] =    {
   #ifdef BSP_USING_UART1        &uart1,#endif#ifdef BSP_USING_UART2        &uart2,#endif#ifdef BSP_USING_UART3        &uart3,#endif#ifdef BSP_USING_LPUART1        &lpuart1,#endif    };    int i;    for (i = 0; i < sizeof(uarts) / sizeof(uarts[0]); i++)    {
           struct stm32_uart *uart = uarts[i];        rt_err_t result;        /* register UART device */        result = rt_hw_serial_register(&uart->serial,                              uart->uart_name,#ifdef BSP_UART_USING_DMA_RX                              RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX |#endif                              RT_DEVICE_FLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX,                              uart);        RT_ASSERT(result == RT_EOK);        (void)result;    }    return 0;}

stm32_hw_usart_init（）这个函数注册了使用到的串口设备到设备框架层，注册完就可以直接使用内核通用接口函数操作设备了，比如开启设备，读设备，写设备，通过BSP_USING_UART1这类宏控来控制将要使用哪几个串口。注意，这里只是注册，并没完成真正的底层硬件初始化。真正的完成底层硬件初始化在rt_console_set_device(RT_CONSOLE_DEVICE_NAME);这里面。即调用了打开设备才是完成了串口硬件初始化串口才能正常使用。

/* UART1 device driver structure */static struct stm32_uart uart1 ={
       {
   USART1},               // UART_HandleTypeDef UartHandle;    USART1_IRQn,            // IRQn_Type irq;#ifdef BSP_UART_USING_DMA_RX    USART1_RX_DMA_IRQN,     // IRQn_Type dma_irq;    0,                      // rt_size_t last_index;    // DMA_HandleTypeDef hdma_rx;    {
   USART1_RX_DMA_CHANNEL, {
   USART1_RX_DMA_REUQEST}},#endif    "uart1",                // char * uart_name;    // struct rt_serial_device serial;    {
   {
   0}, &stm32_uart_ops, RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT}};

stm32_uart类型如下：

/* STM32 uart driver */struct stm32_uart{
       UART_HandleTypeDef UartHandle;    IRQn_Type irq;#ifdef BSP_UART_USING_DMA_RX    IRQn_Type dma_irq;    rt_size_t last_index;    DMA_HandleTypeDef hdma_rx;#endif    char * uart_name;    struct rt_serial_device serial;};

struct rt_serial_device 类型如下：

struct rt_serial_device{
       struct rt_device          parent;    const struct rt_uart_ops *ops;    struct serial_configure   config;    void *serial_rx;    void *serial_tx;};typedef struct rt_serial_device rt_serial_t;

&stm32_uart_ops 对应 const struct rt_uart_ops *ops;

RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT 对应 struct serial_configure config;

stm32_uart_ops这个结构体实现接口层和底层的连接。

RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT 这个是串口默认配置。

/* Default config for serial_configure structure */#define RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT           \{                                          \    BAUD_RATE_115200, /* 115200 bits/s */  \    DATA_BITS_8,      /* 8 databits */     \    STOP_BITS_1,      /* 1 stopbit */      \    PARITY_NONE,      /* No parity  */     \    BIT_ORDER_LSB,    /* LSB first sent */ \    NRZ_NORMAL,       /* Normal mode */    \    RT_SERIAL_RB_BUFSZ, /* Buffer size */  \    0                                      \}//一一对应关系如下struct serial_configure{
       rt_uint32_t baud_rate;            /* 波特率 */    rt_uint32_t data_bits    :4;      /* 数据位 */    rt_uint32_t stop_bits    :2;      /* 停止位 */    rt_uint32_t parity       :2;      /* 奇偶校验位 */    rt_uint32_t bit_order    :1;      /* 高位在前或者低位在前 */    rt_uint32_t invert       :1;      /* 模式 */    rt_uint32_t bufsz        :16;     /* 接收数据缓冲区大小 */    rt_uint32_t reserved     :6;      /* 保留位 */};

再看stm32_uart_ops

static const struct rt_uart_ops stm32_uart_ops ={
       stm32_configure,    stm32_control,    stm32_putc,    stm32_getc,};

这里的stm32_configure函数就实现了STM32串口的底层初始化流程，包含HAL_UART_Init函数调用。

stm32_control函数是开启和清楚接收中断的，以及串口DMA配置。 限于篇幅这几个函数不放在这里了。

void USART1_IRQHandler(void){
       /* enter interrupt */    rt_interrupt_enter();    uart_isr(&uart1.serial);    /* leave interrupt */    rt_interrupt_leave();}void USART1_RX_DMA_IRQHandler(void){
       /* enter interrupt */    rt_interrupt_enter();    HAL_DMA_IRQHandler(uart1.UartHandle.hdmarx);    /* leave interrupt */    rt_interrupt_leave();}

串口中断和串口接收DMA中断也在drv_usart.c文件里

uart_isr(&uart1.serial);主要是清除中断标志位

用过HAL库的都知道，外设的GPIO初始化，外设时钟使能，NVIC配置 都在HAL_UART_MspInit函数中完成，HAL_UART_MspInit函数也在drv_usart.c文件里

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)

同时将由于不同的GPIO可能导致的不同的端口配置和复用通道，DMA通道都用宏封装

#ifdef BSP_USING_UART1    #define USART1_RX_GPIO_CLK_ENABLE()      __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()    #define USART1_TX_GPIO_CLK_ENABLE()      __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()    /* Definition for USART1 Pins */    #define USART1_TX_PIN                    GPIO_PIN_9    #define USART1_TX_GPIO_PORT              GPIOA    #define USART1_TX_AF                     GPIO_AF7_USART1    #define USART1_RX_PIN                    GPIO_PIN_10    #define USART1_RX_GPIO_PORT              GPIOA    #define USART1_RX_AF                     GPIO_AF7_USART1    #define USART1_RX_DMA_CHANNEL            DMA1_Channel5    #define USART1_RX_DMA_REUQEST            DMA_REQUEST_2    #define USART1_RX_DMA_IRQN               DMA1_Channel5_IRQn    #define USART1_RX_DMA_IRQHandler         DMA1_Channel5_IRQHandler#endif

上面的串口1使用的是默认配置RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT，

如果要开其他串口或是要改配置比如改波特率，可以仿照RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT这个宏再封装一个出来改对应的项，赋值到对应串口的设备结构体中去，如static struct stm32_uart uart1

上面提到，实际打开串口完成硬件初始化配置是在rt_console_set_device函数中

#ifdef RT_USING_CONSOLE    rt_console_set_device(RT_CONSOLE_DEVICE_NAME);#endifrt_device_t rt_console_set_device(const char *name){
       rt_device_t new, old;    /* save old device */    old = _console_device;    /* find new console device */    new = rt_device_find(name);    if (new != RT_NULL)    {
           if (_console_device != RT_NULL)        {
               /* close old console device */            rt_device_close(_console_device);        }        /* set new console device */        rt_device_open(new, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_STREAM);        _console_device = new;    }    return old;}

#define RT_CONSOLE_DEVICE_NAME “uart1”

这个宏定义在rtconfig.h中，定义了使用哪个串口作为控制台的端口。这里使用的是串口1，可以根据需要进行修改

在rt_console_set_device函数中，完成了打开串口设备的动作 rt_device_open(new, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_STREAM);

rt_device_open函数中调用了device_init和device_open， #define device_init (dev->init) #define device_open (dev->open) 实际上是 (dev->init)和(dev->open)

在rt_hw_serial_register函数中device->init = rt_serial_init;

在rt_serial_init函数中看到了serial->ops->configure(serial, &serial->config); 前面说了，configure这个函数指针指向了stm32_configure，这个里面调用了HAL_UART_Init函数完成串口初始化配置。

rt_err_t rt_hw_serial_register(struct rt_serial_device *serial,                               const char              *name,                               rt_uint32_t              flag,                               void                    *data){
       rt_err_t ret;    struct rt_device *device;    RT_ASSERT(serial != RT_NULL);    device = &(serial->parent);    device->type        = RT_Device_Class_Char;    device->rx_indicate = RT_NULL;    device->tx_complete = RT_NULL;#ifdef RT_USING_DEVICE_OPS    device->ops         = &serial_ops;#else    device->init        = rt_serial_init;    device->open        = rt_serial_open;    device->close       = rt_serial_close;    device->read        = rt_serial_read;    device->write       = rt_serial_write;    device->control     = rt_serial_control;#endif    device->user_data   = data;    /* register a character device */    ret = rt_device_register(device, name, flag);#if defined(RT_USING_POSIX)    /* set fops */    device->fops        = &_serial_fops;#endif    return ret;}

static rt_err_t rt_serial_init(struct rt_device *dev){
       rt_err_t result = RT_EOK;    struct rt_serial_device *serial;    RT_ASSERT(dev != RT_NULL);    serial = (struct rt_serial_device *)dev;    /* initialize rx/tx */    serial->serial_rx = RT_NULL;    serial->serial_tx = RT_NULL;    /* apply configuration */    if (serial->ops->configure)        result = serial->ops->configure(serial, &serial->config);    return result;}

本文通篇讲了用于控制台的串口1如何注册到系统中并完成了初始化，其余串口也是同理。

主要关注两个问题，1是如何修改某个串口的波特率，2是如果增加串口。 如果底层驱动做好的情况下，实际上直接改宏控就能完成增加串口，env工具可以快速完成配置，也可以手动改rtconfig.h文件。

也可以先全部默认的参数，然后在任务中重新配置，比如：

如下步骤可以实现对应的配置，比如波特率115200改成9600

#define SAMPLE_UART_NAME       "uart2"    /* 串口设备名称 */static rt_device_t serial;                /* 串口设备句柄 */struct serial_configure config = RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT;  /* 初始化配置参数 *//* step1：查找串口设备 */serial = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME);/* step2：修改串口配置参数 */config.baud_rate = BAUD_RATE_9600;        //修改波特率为 9600config.data_bits = DATA_BITS_8;           //数据位 8config.stop_bits = STOP_BITS_1;           //停止位 1config.bufsz     = 128;                   //修改缓冲区 buff size 为 128config.parity    = PARITY_NONE;           //无奇偶校验位/* step3：控制串口设备。通过控制接口传入命令控制字，与控制参数 */rt_device_control(serial, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &config);/* step4：打开串口设备。以中断接收及轮询发送模式打开串口设备 */rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);

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