使用RT-Thread studio 开发RT-Thread Nano项目的时候 串口的驱动是要自己写吗？

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在 RT-Thread Nano 项目中，是的，你需要自己编写或适配串口的底层驱动。这是 RT-Thread Nano 与 RT-Thread 标准版在设备驱动方面最主要的区别之一。

让我详细解释一下原因和如何操作：

核心区别：设备驱动框架

1. 
   

   RT-Thread 标准版：

   
   
   
   
   • 包含一个完整且强大的 设备驱动框架 (Device Driver Framework)。
   
   
   • 这个框架提供了统一的设备操作接口 (rt_device_find, rt_device_open, rt_device_read, rt_device_write 等)。
   
   
   • 芯片原厂或社区已经为常见的外设（如 UART, SPI, I2C, GPIO, ADC 等）编写好了符合这个框架要求的驱动。
   
   
   • 开发者可以直接通过 rt_device_find("uartX") 找到设备并操作，不需要关心底层寄存器和硬件细节，只需要配置好（如引脚、波特率等）。
   
   
   • 驱动代码通常位于 drivers 目录下。
   
   
   
   


2. 
   

   RT-Thread Nano：

   
   
   
   
   • 不包含完整的设备驱动框架。
   
   
   • 它的核心非常精简，只包含 RTOS 内核（调度器、线程、信号量、互斥锁、邮箱、消息队列、内存管理等基础组件）和可选的 finsh 控制台组件。
   
   
   • 没有统一的设备操作接口。像 rt_device_find, rt_device_read/write 这些 API 在 Nano 上是不存在的。
   
   
   • 所有外设（包括串口）的驱动必须由开发者自己实现。
   
   
   • 实现方式通常是：
     
     
     
     • 直接操作寄存器： 查阅芯片手册，直接读写 UART 的控制寄存器、状态寄存器、数据寄存器。
     
     
     • 使用芯片厂商提供的 HAL 库： 如果芯片有官方的 HAL (Hardware Abstraction Layer) 库（如 STM32 的 HAL 库、GD32 的标准外设库等），你可以调用这些库函数来初始化 UART 和进行收发操作。这是更推荐、更便捷的方式。
     
     
   
   
   
   

总结表格：

如何在 RT-Thread Nano 中实现和使用串口？

1. 
   

   初始化串口硬件：

   
   
   
   
   • 
     

     使用 HAL 库 (推荐)：

     
     
     
     
     • 在 board.c 或你新建的 drv_usart.c 文件中。
     
     
     • 包含芯片厂商的 HAL 头文件（如 stm32f1xx_hal.h, gd32f30x_usart.h）。
     
     
     • 调用 HAL 库提供的初始化函数配置 UART (波特率、数据位、停止位、校验位、硬件流控、使能中断等)。
     
     
     • 通常需要先配置对应的 GPIO 引脚为复用功能。
     
     
     • 
       

       示例 (STM32 HAL 伪代码):

       
       

       #include "stm32f1xx_hal.h"
       
       UART_HandleTypeDef huart5; // 全局UART句柄
       
       
       
       void rt_hw_usart_init(void) {
       
           // 1. 启用UART和GPIO时钟
       
           __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE(); // 替换为UART5 TX/RX 对应的GPIO时钟
       
           __HAL_RCC_UART5_CLK_ENABLE();
       
       
       
           // 2. 配置GPIO引脚 (TX: 推挽输出, RX: 浮空输入或上拉输入)
       
           GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
       
           GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_x | GPIO_PIN_y; // TX, RX 引脚
       
           GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;        // 复用推挽输出 (TX)
       
           // 对于RX:
       
           // GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;       // 浮空输入
       
           // 或者 GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_INPUT; // 复用输入
       
           GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 或 GPIO_PULLUP
       
           GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
       
           HAL_GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct); // 替换为GPIO端口
       
       
       
           // 3. 配置UART
       
           huart5.Instance = UART5;
       
           huart5.Init.BaudRate = 115200;
       
           huart5.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
       
           huart5.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
       
           huart5.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
       
           huart5.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
       
           huart5.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
       
           huart5.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
       
           if (HAL_UART_Init(&huart5) != HAL_OK) {
       
               // 初始化错误处理
       
               Error_Handler();
       
           }
       
       
       
           // 4. (可选) 使能接收中断 (如果需要中断方式接收)
       
           HAL_NVIC_SetPriority(UART5_IRQn, 0, 0); // 设置中断优先级
       
           HAL_NVIC_EnableIRQ(UART5_IRQn);         // 使能UART5中断
       
           __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart5, UART_IT_RXNE); // 使能接收寄存器非空中断
       
       }

       
       
     
     
     
     
   
   
   • 直接操作寄存器 (不推荐，除非必要)：
     
     
     
     • 需要深入阅读芯片手册的 UART 章节。
     
     
     • 在 board.c 或 drv_usart.c 中直接配置 UART 控制寄存器、波特率寄存器等。
     
     
     • 代码移植性差，容易出错，但理论上效率最高（通常不需要）。
     
     
   
   
   
   


2. 
   

   实现串口收发函数：

   
   
   
   
   • 创建你自己的发送和接收函数供应用程序调用。
   
   
   • 
     

     常用方式：

     
     
     
     
     • 
       

       轮询 (Polling)： 适合简单场景。

       
       

       // 在 drv_usart.h 中声明
       
       void rt_hw_console_output(const char *str); // 用于finsh输出 (可选)
       
       void uart5_send_byte(uint8_t ch);
       
       uint8_t uart5_receive_byte(void);
       
       void uart5_send_string(const char *str);
       
       
       
       // 在 drv_usart.c 中实现
       
       // 发送一个字节 (轮询)
       
       void uart5_send_byte(uint8_t ch) {
       
           // 使用HAL库
       
           HAL_UART_Transmit(&huart5, &ch, 1, HAL_MAX_DELAY); // 阻塞直到发送完成
       
       
       
           // 或者寄存器方式 (伪代码)
       
           // while (!(UART5->SR & UART_FLAG_TXE)); // 等待发送数据寄存器空
       
           // UART5->DR = ch; // 写数据
       
       }
       
       
       
       // 接收一个字节 (轮询)
       
       uint8_t uart5_receive_byte(void) {
       
           uint8_t ch;
       
           // 使用HAL库
       
           HAL_UART_Receive(&huart5, &ch, 1, HAL_MAX_DELAY); // 阻塞直到接收到数据
       
           return ch;
       
       
       
           // 或者寄存器方式 (伪代码)
       
           // while (!(UART5->SR & UART_FLAG_RXNE)); // 等待接收数据寄存器非空
       
           // ch = UART5->DR; // 读数据
       
           // return ch;
       
       }
       
       
       
       // 发送字符串 (基于 send_byte)
       
       void uart5_send_string(const char *str) {
       
           while (*str != '') {
       
               uart5_send_byte(*str++);
       
           }
       
       }
       
       
       
       // 如果启用finsh，需要实现此函数重定向控制台输出
       
       void rt_hw_console_output(const char *str) {
       
           uart5_send_string(str);
       
       }

       
       
     
     
     • 中断 (Interrupt)： 更高效，适合实时性要求高或需要后台接收数据的场景。需要实现中断服务程序 (ISR)。
       
       
       
       • 在 stm32f1xx_it.c (或其他芯片对应的中断文件) 中编写 UART5 中断服务函数。
       
       
       • 在 ISR 中调用 HAL 库的中断处理函数 (HAL_UART_IRQHandler(&huart5)) 或者直接处理中断标志位。
       
       
       • 使用 HAL 库的回调机制 (HAL_UART_RxCpltCallback) 或在 ISR 中直接读取数据到缓冲区。
       
       
       • 应用程序通过信号量、邮箱或消息队列与中断服务程序通信。 (实现起来比轮询复杂)
       
       
     
     
     
     
   
   
   
   


3. 
   

   在应用程序中使用自定义串口函数：

   
   
   
   
   • 在你的线程中，不再使用 rt_device_find 和 rt_device_write/read。
   
   
   • 直接调用你在 drv_usart.c 中实现的 uart5_send_string, uart5_send_byte, uart5_receive_byte 等函数。
   
   
   • 
     

     示例:

     
     

     #include "drv_usart.h" // 包含你自己声明的头文件
     
     
     
     void my_thread_entry(void *parameter) {
     
         uart5_send_string("Hello, RT-Thread Nano!rn");
     
     
     
         while (1) {
     
             uint8_t received = uart5_receive_byte();
     
             uart5_send_byte(received); // 简单的回显
     
             // ... 你的其他逻辑 ...
     
             rt_thread_mdelay(10);
     
         }
     
     }

     
     
   
   
   
   


4. 
   

   (可选) 连接 finsh 控制台到 UART5：

   
   
   
   
   • 如果你在 Nano 配置中启用了 finsh，它默认需要 rt_hw_console_output 函数向串口输出调试信息。
   
   
   • 你需要在 board.c 或你的驱动文件中实现 rt_hw_console_output 函数（如上一步中的示例），并在其中调用你的 uart5_send_string 函数。
   
   
   • finsh 的输入可能需要额外实现 rt_hw_console_getchar (如果启用了输入)，通常也是用轮询或中断方式读取 UART5。
   
   
   
   

关键步骤总结

1. 明确需求： 确定用哪个串口 (UART5)，波特率等参数。


2. 初始化硬件：
   
   
   
   • 在 board.c 或新建的 drv_usart.c / drv_uart5.c 中。
   
   
   • 使用 HAL 库 (推荐)： 配置 GPIO，初始化 UART 外设 (调用 HAL_UART_Init)。启用中断 (如果需要)。
   
   
   • 或直接操作寄存器。
   
   


3. 实现收发 API：
   
   
   
   • 在 drv_usart.c / drv_uart5.c 中编写轮询或中断方式的发送、接收函数 (uart5_send_byte, uart5_receive_byte, uart5_send_string 等)。
   
   
   • 在 drv_usart.h / drv_uart5.h 中声明这些函数。
   
   


4. 连接 finsh (可选)： 实现 rt_hw_console_output (和 rt_hw_console_getchar) 函数，调用你的 UART5 发送 (接收) 函数。


5. 在应用中使用： 包含你的驱动头文件 (#include "drv_usart.h")，然后在线程代码中直接调用 uart5_send_string(...) 等函数进行通信。

对于刚入坑的建议：

1. 首选 HAL 库方式：它大大简化了硬件初始化配置，比直接操作寄存器更易理解和维护。


2. 从轮询开始：先实现简单的轮询收发，确保硬件连接和基础驱动正确，之后再考虑更高效的中断方式。


3. 利用 STM32CubeMX / GD32 MCU Configurator 等工具：这些工具可以图形化配置 UART 的引脚、参数并生成初始化的 HAL 库代码框架，你只需要把它移植/复制到你的 RT-Thread Nano 项目的 board.c 或驱动文件中，并进行适当的修改和功能添加（如实现 rt_hw_console_output）。这是最高效的方式。


4. 查看官方示例和文档： RT-Thread Nano 的 Packages 页面或 GitHub 仓库中通常有基于特定芯片的 Nano 示例工程，可以参考它们的串口实现。

希望以上详细的解释能帮你顺利在 RT-Thread Nano 项目中启用串口 UART5！如果遇到具体芯片或代码细节问题，可以再提出来。