UART0串口编程系列（四）

串口编程(UART0)之UC/OS（一）

 

一.在UC/OS中设计串口程序所要考虑的问题

1. 串口通信数据以帧为单位进行处理，如果需要接收大量数据，则帧缓冲区规模必然很大；如果需要发送大量数据，则可将原始数据快看作缓冲区，不需要另外再创建帧缓冲区。

2. 帧缓冲区是全局数据结构，通常为共享资源，需要考虑互斥访问问题（如在任务中关中断）。但是此时系统的效率就会下降。我们可以通过合理设计通信任务，将对帧缓冲区进行读/写操作的双方封装到一个任务里，是帧缓冲区称为这个任务的私有数据结构，不再是共享资源，次时就不需要互斥信号量了。

3. 在UC/OS操作系统中串口发送和串口接收函数都被设计成了任务。

Tiger-john说明：

在UC/OS上编写串口编程时，主要是考虑以上问题。其它的方面就是UART0的配置以及如何编写中断程序这些方面在前面已经提过，再此不再涉及。

如果你还不是很明白的话请看我《UART0串口编程系列》文章的前半部分。

二.UC/OS串口编程

通过一个程序来分析UC/OS串口编程设计和实现：

程序实现的目标：

通过按键来控制串口发送任务80字节的帧，每次发送8字节，分25次发送完。

1.在UC/OS串口编程中由那几个任务组成

1>启动任务

2>按键任务(此任务可以根据不同的程序设计内容来改变)

3>发送任务

4>串口发送中断

2.各个任务之间的关系

3.启动任务流程：

l 定义各种通信工具（例如：信号量）

l 系统硬件初始化

l 初始化UART0

l 创建各个任务

l 创建各种通信工具

l 删除自己

图3启动任务流程图

程序：

/**********************************************************

* 名称： UART0_Init

* 功能： UART0初始化 通讯波特率115200，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验,使能TxFIFO,和THRE中断

* 入口参数： bps 串口波特率

* 出口参数： 无

**********************************************************/

void UART0_Init(uint32 bps)

{

uint16 Fdiv;

PINSEL0 = (PINSEL0 & ~(0xf) | 0x05) ; //设置UART0的引脚

U0LCR = 0x83;

Fdiv = (Fpclk>>4)/bps;

U0DLM = Fdiv>>8;

U0DLL = Fdiv%256;

U0LCR = 0x03;

U0FCR = 0x05; // 使能TxFIFO

U0IER = 0x02; //使能THRE中断

}

/**********************************************************

* 作者：tiger-john

* 时间：2011年1月21

* 名称：Task0 启动任务

* 功能：初始化硬件，创建其他任务，

* 入口参数：pdata

**********************************************************/

void Task0 (void *pdata)

{

pdata = pdata;

//硬件初始化

TargetInit ();

//初始化串口

UART0_Init(115200);

//创建按键信号量

Sem_ButtonFlag = OSSemCreate(0);

//创建发送信号量

Sem_SendFlg = OSSemCreate(0);

//创建按键任务

OSTaskCreate(Task1,(void *)0, &TaskStk1[TaskStkLengh - 1],10);

OSTaskCreate(Task2,(void *)0, &TaskStk2[1000 - 1],6); //创建发送任务

OSTaskDel(OS_PRIO_SELF); //删除自己

}

4.按键任务流程：

l 等待开始信号量

l 制造模拟数据

l 按键按下发送信号量，否则延迟等待

程序：

/**********************************************************

** Task1（按键任务）

**********************************************************/

void Task1 (void *pdata)

{

uint8 i;

uint8 err;

pdata = pdata;

while(1)

{

OSSemPend(Sem_StartFlag,0,&err); //等带开始信号量

for(i = 0;i < 80;i++)

{

send_buf[i] = i ; //制造模拟数据。

}

while((IO0PIN & KEY ) != 0); //等带按键

OSSemPost(Sem_ButtonFlag); //发送按键信号量

}

}

5．发送任务流程：

l 等待按键信号量

l 打开串口中断

l 发送10次

l 等待发送信号量

l 发送8字节

l 关发送串口中断

l 发送开始信号量

程序：

/************************************************************ Task2（发送任务）

**********************************************************/

void Task2 (void *pdata)

{

uint8 i,j,err;

pdata = pdata;

while(1)

{

OSSemPend(Sem_ButtonFlag,0,&err); //等待按键信号量

U0IER = U0IER | 0x02; //打开串口发送中断

for(i = 0;i < 10;i++) //发送10次

{

for(j = 0;j < 8;j++) //每次8字节

{

U0THR = send_buf[i*8+j];

}

OSSemPend(Sem_SendFlag,0,&err); //等待发送信号量

}

U0IER = U0IER & ~0x02; //关掉串口中断

OSSemPost(Sem_StartFlag); //发送开始信号量

}

}

6.串口发送中断流程：

l 关中断

l 清除中断控制标志位

l 清除串口中断标志位

l 开中断

l 发送发送信号量

/**********************************************************

* 名 称： UART0_Exception

* 功 能： 串口发送中断

* 入口参数： 无

* 出口参数： data 发送的数据

**********************************************************/

void UART0_Exception(void)

{

uint32 data;

OS_ENTER_CRITICAL(); //关中断

VICVectAddr = 0; //清除中断

data = U0IIR; //清除中断表示寄存器标志

OS_EXIT_CRITICAL(); //开中断

OSSemPost(Sem_SendFlag); //发出发送信号量

}
7.总的程序如下：

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1. /****************************************Copyright (c)**************************************************
2. ** 西安邮电学院
3. ** graduate school
4. ** XNMS实验室
5. ** Author:冀博
6. ** Time:2011年1月21日
7. ** http://blog.csdn.net/tigerjb
8. **
9. **--------------File Info-------------------------------------------------------------------------------
10. ** File name: UART0_while
11. ** Last modified Date: 2011-01-20
12. ** Last Version: 1.0
13. ** Descriptions: 当按键按下后，串口发送中断给上位机发送80字节数据
14. **-----------------------------------------------------------------------------------------------------
17. /******************************************************************************
18. ** Modified by: TIGER0-JOHN
19. ** Modified date: 2011-1-21
20. ** Version: 1.1
21. ** Descriptions: 测试成功
22. ****************************************************************************/
23. #include "config.h"
24. #include "stdlib.h"
26. #define KEY 1<<20 //设置为触发按键
27. #define TaskStkLengh 64 //Define the Task0(启动任务） 堆栈长度
28. #define TaskStkLengh 64 //Define the Task1(按键任务) 堆栈长度
29. #define TaskStkLengh 64 //Define the Task2((发送任务) 堆栈长度
32. OS_STK TaskStk0[TaskStkLengh]; //Define the Task0 stack 定义启动任务堆栈
33. OS_STK TaskStk1[TaskStkLengh]; //Define the Task1 stack 定义按键任务堆栈
34. OS_STK TaskStk2[TaskStkLengh]; //Define the Task2 stack 定义发送任务堆栈
37. void Task0(void *pdata); //Task0 启动任务
38. void Task1(void *pdata); //Task1 按键任务
39. void Task2(void *pdata); //Task2 发送任务
41. uint8 send_buf[80];
42. OS_EVENT *Sem_ButtonFlag; //定义按键信号量
43. OS_EVENT *Sem_SendFlag; //定义发送信号量
44. OS_EVENT *Sem_StartFlag; //定义开始信号量
47. /****************************************************************************
48. * 名称： UART0_Init
49. * 功能： UART0初始化 通讯波特率115200，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验
50. * 使能TxFIFO,和THRE中断
51. * 入口参数： bps 串口波特率
52. * 出口参数： 无
53. ****************************************************************************/
54. void UART0_Init(uint32 bps)
55. {
57. uint16 Fdiv;
58. PINSEL0 = (PINSEL0 & ~(0xf) | 0x05) ; //设置UART0的引脚
59. U0LCR = 0x83;
60. Fdiv = (Fpclk>>4)/bps;
61. U0DLM = Fdiv>>8;
62. U0DLL = Fdiv%256;
63. U0LCR = 0x03;
64. U0FCR = 0x05; // 使能TxFIFO
65. U0IER = 0x02; // 使能THRE中断
67. }
68. /****************************************************************************
69. * 名 称： UART0_Exception
70. * 功 能： 串口发送中断
71. * 入口参数： 无
72. * 出口参数： data 发送的数据
73. ****************************************************************************/
74. void UART0_Exception(void)
75. {
77. uint32 data;
78. OS_ENTER_CRITICAL(); //关中断
79. VICVectAddr = 0; //清除中断
80. data = U0IIR; //清除中断表示寄存器标志
81. OS_EXIT_CRITICAL(); //开中断
82. OSSemPost(Sem_SendFlag); //发出发送信号量
83. }
84. /*********************************************************************************************************
85. ** main()函数
86. ********************************************************************************************************/
88. int main (void)
89. {
90. OSInit (); //初始化操作系统
91. OSTaskCreate (Task0,(void *)0, &TaskStk0[TaskStkLengh - 1], 2); //创建启动任务
92. OSStart (); //启动操作系统，开始对任务进行调度管理
93. return 0;
94. }
95. /*********************************************************************************************************
96. ** Task0（启动任务）
97. ********************************************************************************************************/
99. void Task0 (void *pdata)
100. {
101. pdata = pdata;
102. TargetInit (); //硬件初始化
103. UART0_Init(115200); //初始化串口
104. Sem_ButtonFlag = OSSemCreate(0); //创建按键信号量
105. Sem_SendFlag = OSSemCreate(0); //创建发送信号量
106. Sem_StartFlag = OSSemCreate(1);
107. OSTaskCreate(Task1,(void *)0, &TaskStk1[TaskStkLengh - 1],5); //创建按键任务
108. OSTaskCreate(Task2,(void *)0, &TaskStk2[TaskStkLengh - 1],4); //创建发送任务
109. OSTaskDel(OS_PRIO_SELF); //删除自己
111. }
112. /*********************************************************************************************************
113. ** Task1（按键任务）
114. ********************************************************************************************************/
115. void Task1 (void *pdata)
116. {
117. uint8 i;
118. uint8 err;
119. pdata = pdata;
120. while(1)
121. {
122. OSSemPend(Sem_StartFlag,0,&err); //等带开始信号量
123. for(i = 0;i < 80;i++)
124. {
125. send_buf[i] = i ; //制造模拟数据。
126. }
127. while((IO0PIN & KEY ) != 0); //等带按键
128. OSSemPost(Sem_ButtonFlag); //发送按键信号量
130. }
131. }
132. /*********************************************************************************************************
133. ** Task2（发送任务）
134. ********************************************************************************************************/
135. void Task2 (void *pdata)
136. {
137. uint8 i,j,err;
138. pdata = pdata;
140. while(1)
141. {
142. OSSemPend(Sem_ButtonFlag,0,&err); //等待按键信号量
143. U0IER = U0IER | 0x02; //打开串口发送中断
144. for(i = 0;i < 10;i++) //发送10次
145. {
146. for(j = 0;j < 8;j++) //每次8字节
147. {
148. U0THR = send_buf[i*8+j];
149. }
150. OSSemPend(Sem_SendFlag,0,&err); //等待发送信号量
152. }
153. U0IER = U0IER & ~0x02; //关掉串口中断
154. OSSemPost(Sem_StartFlag); //发送开始信号量
155. }
157. }
159. /*********************************************************************************************************
160. ** End Of File
161. ********************************************************************************************************/