RT-Thread UART设备驱动框架初体验(中断方式接收带\r\n的数据)

一、RT-Thread简单介绍

大部分MCU工程师或多或少都接触过实时OS，如今实时操作系统种类繁多，有Ucos，Freertos，liteOS，TinyOS，RT-Thread等等各种实时OS，这么多的实时OS，我们该如何去选择学习呢?其中最有代表性的莫过于RT-Thread。

为什么说它具有代表性？因为做过Linux开发的小伙伴学习了RT-Thread以后，普遍觉得RT-Thread在编写代码的套路和Linux大部分是非常相似的，甚至业界都有很多人说如果想进阶Linux，RT-Thread不可不学。

为什么要学习RT-Thread? 

1、开源、免费。

2、资料、教程非常完善。

3、丰富的组件以及软件包，组件化开发，简化项目流程，让开发者更专注于应用业务

二、RT-Thread串口实战

最近这段时间上手了下RTT，那真叫一个香啊，具体的使用请参考RTT官方文档：

https://www.rt-thread.org/document/site/programming-manual/device/uart/uart/#

首先用RT-Thread Studio创建一个RTT项目：

选择基于芯片还是基于BSP，这里我选择的是基于芯片，用STM32F103C8T6这个板子来跑：

接下来开始配置组件：

双击以后会弹出图形界面配置选项：

这里我配置了ulog日志、串口、Pin以及finsh命令，接下来开始熟悉串口设备配置和使用的步骤：

1、配置串口

(1)在board.h中配置串口

//我的传感器接在USART2上，所以需要定义该宏。
#define BSP_USING_UART2

(2)配置串口2对应的GPIO以及TX、RX对应的引脚

#define UART2_TX_PORT       GPIOA
#define UART2_RX_PORT       GPIOA
#define UART2_TX_PIN        GPIO_PIN_2
#define UART2_RX_PIN        GPIO_PIN_3

2、在主函数中开始调用串口组件相关的函数使用串口

定义串口句柄以及配置句柄

/*接收成功标志位*/
uint8_t rk_ok_flag = 0;
static rt_device_t serial;
#define SAMPLE_UART_NAME       "uart2"
struct serial_configure config = RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT; /* 初始化配置参数 */

对应的RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT是默认的串口参数，如下：
/* 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                                      \
}

如果需要调整波特率或者串口的其它参数，则需重新修改对应的配置参数即可。

(1)查找串口设备

serial = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME);
if (!serial)
{
    rt_kprintf("find %s failed!\n", SAMPLE_UART_NAME);
    return RT_ERROR;
}

(2)修改串口参数 由于我使用的传感器波特率是9600,其它参数默认，则只需修改波特率即可

config.baud_rate = BAUD_RATE_9600;        //修改波特率为 9600
//config.data_bits = DATA_BITS_8;           //数据位 8
//config.stop_bits = STOP_BITS_1;           //停止位 1
//config.bufsz     = 128;                   //修改缓冲区 buff size 为 128
//config.parity    = PARITY_NONE;           //无奇偶校验位
/*修改后通过调用设备控制接口将串口参数写入*/
rt_device_control(serial, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &config);

(3)打开串口设备(这里我选用的是中断接收)

rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX | RT_DEVICE_FLAG_STREAM);

//上面的参数对应以下含义：
//#define RT_DEVICE_FLAG_INT_RX           0x100           /**< INT mode on Rx */
//#define RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX           0x200           /**< DMA mode on Rx */
//#define RT_DEVICE_FLAG_INT_TX           0x400           /**< INT mode on Tx */
//#define RT_DEVICE_FLAG_DMA_TX           0x800           /**< DMA mode on Tx */
//#define RT_DEVICE_FLAG_STREAM           0x040           /**< stream mode */

(4)设置串口中断接收回调函数

rt_device_set_rx_indicate(serial, uart_recv_callback);
//这里uart_recv_callback即是串口的中断回调函数，当接收到数据时会触发回调函数。
//需要用户自己去实现。

回调函数实现如下：

/* 接收数据回调函数 */
static rt_err_t uart_recv_callback(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
    /*接收到串口数据，将接收标志置1*/
    rk_ok_flag = 1;
    return RT_EOK;
}

(5)接收数据(这里我没有按官方的教程使用线程的方式去接收，而是直接在主函数中接收)

由于我的传感器数据格式如下：

序号 信号值 报警值\r\n

所以这里我需要做一下接收处理的判断，判断接收数据的默认是否为\r\n这两个字符， 如果是，则认为就是我的一行数据。

char ch;
int i = 0;
static int count = 1;
char buf[25] = { 0 };
while (1)
{
    if (1 == rk_ok_flag && 0 == rt_device_read(serial, -1, &ch, 1))
    {
        rk_ok_flag = 0;
        buf[i++] = ch;
        if (buf[i - 2] == '\r' && buf[i - 1] == '\n')
        {
            count++;
            rt_pin_write(LED0_PIN, count % 2);
            i = 0;
            rt_kprintf("传感器数据：%s\n", buf);
            memset(buf, 0, 25);
        }
    }
}

3、整体源码实现

/*
 * Copyright (c) 2006-2019, RT-Thread Development Team
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 *
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2019-09-09     RT-Thread    first version
 */

#include <rtthread.h>
#include <board.h>
#include <rtdevice.h>

#include <string.h>

#define DBG_TAG "main"
#define DBG_LVL DBG_LOG
#include <rtdbg.h>

/* PLEASE DEFINE the LED0 pin for your board, such as: PA5 */
#define LED0_PIN    GET_PIN(C, 13)

uint8_t rk_ok_flag = 0;
static rt_device_t serial;
#define SAMPLE_UART_NAME       "uart2"
struct serial_configure config = RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT; /* 初始化配置参数 */


/* 接收数据回调函数 */
static rt_err_t uart_recv_callback(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
    rk_ok_flag = 1;
    return RT_EOK;
}

int main(void)
{
    char ch;
    int i = 0;
    static int count = 1;
    char buf[25] = { 0 };
    /* set LED0 pin mode to output */
    rt_pin_mode(LED0_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);
    //1、查看串口设备
    serial = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME);
    if (!serial)
    {
        rt_kprintf("find %s failed!\n", SAMPLE_UART_NAME);
        return RT_ERROR;
    }
    /* step2：修改串口配置参数 */
    config.baud_rate = BAUD_RATE_9600;        //修改波特率为 9600
    /* 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 */
    if(RT_EOK != rt_device_control(serial, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &config))
    {
        rt_kprintf("配置串口设备失败\n");
        return RT_ERROR;
    }
    rt_kprintf("配置串口设备成功!\n");
    /* step4:以中断接收及轮询发送模式打开串口设备 */
    if(RT_EOK != rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX))
    {
        rt_kprintf("打开串口设备失败!\n");
        return RT_ERROR;
    }
    rt_kprintf("打开串口设备成功!\n");
    /* step5:设置接收回调函数 */
    rt_device_set_rx_indicate(serial, uart_recv_callback);
    /* step6:数据处理及展示 */
    while (1)
    {
        if (1 == rk_ok_flag && 0 == rt_device_read(serial, -1, &ch, 1))
        {
            rk_ok_flag = 0;
            buf[i++] = ch;
            if (buf[i - 2] == '\r' && buf[i - 1] == '\n')
            {
                i = 0;
                count++;
                /*调试灯翻转*/
                rt_pin_write(LED0_PIN, count % 2);
                rt_kprintf("传感器数据：%s\n", buf);
                memset(buf, 0, 25);
            }
        }
    }
    return RT_EOK;
}

接下来对编写好的源代码进行编译：

4、执行结果

通过RT-Thread Studio自带的串口调试助手可以看到打印消息：

整体编写不到100行，RTT的组件确实做得很牛逼！不愧国产的骄傲！后面根据实际项目的使用情况，可能会使用DMA或者其它的方式来读取，甚至可能结合线程、信号量来使用，期待分享！

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