CC2541串口的基本知识和使用

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本帖最后由冒汗的心情于 2016-4-15 16:32 编辑

CC2541串口的基本知识和使用

一、导读

主要介绍了了CC2541协议栈中串口的使用。

协议栈版本：BLE-CC254x-1.4.0

编译软件：IAR 8.20.2

硬件平台：Smart RF（主芯片CC2541）

二、基础知识

1、协议栈的串口默认

默认使用的是DMA的查询方式。

2、PC端收不到2541的串口数据的原因

答：最常见原因有两个：

1）没有关闭流控。（关闭步骤见下文）

2）开了低功耗。快速解决办法如下

3、低功耗下是否能使用串口

答：不能。进低功耗前要关闭串口，唤醒后要再使能串口。

三、修改代码

1、IAR设置中添加宏定义

HAL_UART=TRUE

2、修改串口驱动

1）添加头文件（npi.c中）

#include "OSAL.h"

2）新增两个串口发送函数（npi.c中）

//******************************************************************************
//name:    NPI_PrintString
//introduce: 打印字符串
//parameter: str:字符串
//return: none
//******************************************************************************
void NPI_PrintString(uint8 *str)
{
NPI_WriteTransport(str, osal_strlen((char*)str));
}

//******************************************************************************
//name:    NPI_PrintValue
//introduce: 打印指定的格式的数值
//parameter: title:前缀字符串
//             value:需要显示的数值
//             format,需要显示的进制,10或16
//return: none
//******************************************************************************
void NPI_PrintValue(char *title, uint16 value, uint8 format)
{
  uint8 tmpLen;
  uint8 buf[128];
  uint32 err;

  tmpLen = (uint8)osal_strlen( (char*)title );
  osal_memcpy( buf, title, tmpLen );
  buf[tmpLen] = ' ';
  err = (uint32)(value);
  _ltoa( err, &buf[tmpLen+1], format );
  NPI_PrintString(buf);

}

3）函数声明（npi.h中）

extern void NPI_PrintString(uint8 *str);

extern void NPI_PrintValue(char *title, uint16 value, uint8 format);

3、包含头文件（simpleBLEPeripheral.c中）#include "npi.h"
4、新增初始化代码（simpleBLEPeripheral.c的SimpleBLEPeripheral_Init中）
//初始化串口
NPI_InitTransport(NpiSerialCallback);

// 按长度输出2
NPI_WriteTransport("SimpleBLETest_Initrn", 20);

// 按字符串输出
NPI_PrintString("SimpleBLETest_Init2rn");

// 可以输出一个值，用10进制表示
NPI_PrintValue("甜甜的大香瓜1 = ", 168, 10);
NPI_PrintString("rn");

// 可以输出一个值，用16进制表示
NPI_PrintValue("甜甜的大香瓜2 = 0x", 0x88, 16);
NPI_PrintString("rn");

5、定义并声明一个串口回调函数

1）定义串口回调函数（simpleBLEPeripheral.c中）

static void NpiSerialCallback( uint8 port, uint8 events )
{
(void)port;//加个 (void)，是未了避免编译告警，明确告诉缓冲区不用理会这个变量

if (events & (HAL_UART_RX_TIMEOUT | HAL_UART_RX_FULL)) //串口有数据
{
      uint8 numBytes = 0;

      numBytes = NPI_RxBufLen();          //读出串口缓冲区有多少字节

      if(numBytes == 0)
      {
         return;
      }
      else
      {
         //申请缓冲区buffer
         uint8 *buffer = osal_mem_alloc(numBytes);
         if(buffer)
         {
            //读取读取串口缓冲区数据，释放串口数据
            NPI_ReadTransport(buffer,numBytes);

            //把收到的数据发送到串口-实现回环
            NPI_WriteTransport(buffer, numBytes);

            //释放申请的缓冲区
            osal_mem_free(buffer);
         }
      }
}

}

2）声明串口回调函数（simpleBLEPeripheral.c中）

static void NpiSerialCallback( uint8 port, uint8 events ); //串口回调

6、关流控（npi.h中）

#if !defined( NPI_UART_FC )
#define NPI_UART_FC                   FALSE //TRUE

#endif // !NPI_UART_FC

流控是用于防止串口阻塞的，需要多两根线用于流控。

通常使用中都是关闭的，因此我们这里关闭之。

注意！！如果这里不关闭，会导致串口通信不了。

四、实验结果

初始化时打印了4条语句，最后一条是通过PC端的串口工具发给2541、2541再原样返回的值。

五、串口相关问题

1、上电时串口接收缓冲区会有一个字节，暂不明该数据哪里来的。暂时用接收处理将该无用字节过滤掉。

答：经检查，是P0_2(RX)使用内部上拉电阻，但电压仅为0.6V。上电时电压不稳定导致接收缓冲区会有一个字节的数据“0x00”。

因此解决方法是：外接1个10K上拉电阻到3.3V，将P0_2(RX)的电压拉高至3.3V。

注：TX引脚最好也外接上拉电阻。

2、串口什么时候进回调函数？

答：

1）正常串口端无发送、无接收时，是不会进回调函数的。如果这种情况会进回调函数，TX、RX端外接上拉电阻稳定电平。

2）如果接收端有数据，立马就会进回调。事件是“接收超时事件”。

3）2541发送端发送完数据，会进回调函数。事件是“发送缓冲区空事件”。

3、没开广播时串口正常使用，开了广播后串口出现乱码、丢包？

答：

1）在SimpleBLEPeripheral的应用层初始化中注释掉：
HCI_EXT_ClkDivOnHaltCmd( HCI_EXT_ENABLE_CLK_DIVIDE_ON_HALT );
PS：这条语句会让空闲的CPU自动进入低频以此降低功耗，注释掉代表不自动切换频率。

2）在SimpleBLEPeripheral的应用层初始化中添加：
HCI_EXT_HaltDuringRfCmd(HCI_EXT_HALT_DURING_RF_DISABLE);
PS：默认是ENABLE的，ENABLE会让RF期间停止MCU。因此需要添加本条语句，关闭它。

4、编译时出现警告“Warning[w52]: More than one definition for the byte at address 0x6b in common segment INTVEC. It is defined in module "hal_uart" as well as in module "hal_key"”？

答：原因是IAR中包含了POWER_SAVING的宏之后，串口唤醒就需要用到IO中断，而协议栈中串口唤醒的默认IO口是P04脚。因此在_hal_uart_dma.c中包含了的P0中断服务函数就与Hal_key.c中包含的P0中断服务函数相冲突。

详情代码如下：

1）当IAR中包含了POWER_SAVING的宏之后，会定义一个DMA_PM的宏（_hal_uart_dma.c中）

#if !defined( DMA_PM )
#if defined POWER_SAVING
#define DMA_PM                   1
#else
#define DMA_PM                   0
#endif // POWER_SAVING
#endif // !DMA_PM

2）一旦有了DMA_PM这个宏，_hal_uart_dma.c中就会包含P0的中断服务函数

#if DMA_PM
/**************************************************************************************************
* @fn    PortX Interrupt Handler
*
* @brief This function is the PortX interrupt service routine.
*
* @param None.
*
* @Return  None.
*************************************************************************************************/
#if (HAL_UART_DMA == 1)
HAL_ISR_FUNCTION(port0Isr, P0INT_VECTOR)
#else
HAL_ISR_FUNCTION(port1Isr, P1INT_VECTOR)
#endif
{
  HAL_ENTER_ISR();

  PxIFG = 0;
  PxIF = 0;

  dmaRdyIsr = 1;

  CLEAR_SLEEP_MODE();
  HAL_EXIT_ISR();
}

#endif

3）IAR设置中包含HAL_KEY=TRUE时，Hal_key.c中就会包含P0的中断服务函数

/**************************************************************************************************
* @fn    halKeyPort0Isr
*
* @brief Port0 ISR
*
* @param
*
* @return
**************************************************************************************************/
HAL_ISR_FUNCTION( halKeyPort0Isr, P0INT_VECTOR )
{
  HAL_ENTER_ISR();

#if defined ( CC2540_MINIDK )
  if ((HAL_KEY_SW_1_PXIFG & HAL_KEY_SW_1_BIT) || (HAL_KEY_SW_2_PXIFG & HAL_KEY_SW_2_BIT))
#else
  if (HAL_KEY_SW_6_PXIFG & HAL_KEY_SW_6_BIT)
#endif
  {
halProcessKeyInterrupt();
  }

  /*
Clear the CPU interrupt flag for Port_0
PxIFG has to be cleared before PxIF
  */
#if defined ( CC2540_MINIDK )
  HAL_KEY_SW_1_PXIFG = 0;
  HAL_KEY_SW_2_PXIFG = 0;
#else
  HAL_KEY_SW_6_PXIFG = 0;
#endif
  HAL_KEY_CPU_PORT_0_IF = 0;

  CLEAR_SLEEP_MODE();

  HAL_EXIT_ISR();

  return;
}
所以，解决办法如下：

方法一（治标不治本）：IAR设置中将HAL_UART、HAL_KEY其中一个设置为FALSE。

方法二（治标不治本）：不使用低功耗。

方法三（治本但改动了协议栈代码）：将两个P0的中断服务函数合二为一。

//(待测)方法四（非强迫症人群使用）：任其冲突，反正只是警告。

5、串口接收多少个字节能进入回调函数？

1）测试代码如下：

uint8 cb_time = 0;
uint8 numBytes_time1 = 0;
uint8 numBytes_time2 = 0;
uint8 numBytes_time3 = 0;
/*********************************************************************
*********************************************************************/
static void NpiSerialCallback( uint8 port, uint8 events )
{
(void)port;//加个 (void)，是未了避免编译告警，明确告诉缓冲区不用理会这个变量

switch(++cb_time) //记录进回调函数的次数
{
   case 1:
   numBytes_time1 = NPI_RxBufLen();//第一次进来时接收的数据长度
   break;

   case 2:
   numBytes_time2 = NPI_RxBufLen();//第二次进来时接收的数据长度
   break;

   case 3:
   numBytes_time3 = NPI_RxBufLen();//第三次进来时接收的数据长度
   break;

   default:
   cb_time = 0;//无用语句，设置断点
   break;
}

}

2）测试结果

3）测试结论

2541串口接收端的数据是由DMA去接收的，2541会通过轮询的方式定期查询DMA的缓冲区是否有数据，一旦有数据即会进入回调函数（协议栈默认不开超时等待）。

上图说明了第一次进回调函数时DMA接收到了7个字节数据，它的长度与“主轮询时间”、“串口数据来的时机”有关系。

而第二次、第三次的接收数据之所以会比第一次多，是因为还加上了串口处理时接收到的数据