Linux-ARM裸机(十一)-UART串口通信

news/2024/2/25 20:10:11/文章来源:https://blog.csdn.net/xiaoliu_niuniu/article/details/135198598

        无论单片机开发还是嵌入式 Linux 开发,串口都是最常用到的外设。可通过串口将开发板与电脑相连,然后在电脑上通过串口调试助手来调试程序。还有很多的模块,比如蓝牙、GPS、 GPRS 等都使用的串口来与主控进行通信的,在嵌入式 Linux 中一般使用串口作为控制台。本篇记录了如何驱动 I.MX6U 的串口,并使用串口和电脑进行通信。

UART 简介

1、 UART 通信格式

        串口全称叫做串行接口,通常也叫 COM 接口,串行接口指的是数据一个一个的顺序传输,通信线路简单。使用两条线即可实现双向通信,一条用于发送,一条用于接收。串口通信距离远,但是速度相对会低,串口是一种很常用的工业接口。 I.MX6U 自带的 UART 外设就是串口的一种,UART 全称是 Universal Asynchronous Receiver/Trasmitter,也就是异步串行收发器。既然有异步串行收发器,那肯定也有同步串行收发器,比如:STM32除了有 UART 外,还有另外一 个叫做 USART 的东西 。USART 全称是 UniversalSynchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter,也就是同步/异步串行收发器。 相比 UART 多了一个同步的功能,在硬件上体现出来的就是多了一条时钟线。 一般 USART 是可以作为 UART使用的,也就是不使用其同步的功能。

        UART 作为串口的一种,其工作原理也是将数据一位一位的进行传输,发送和接收各用一条线,因此通过 UART 接口与外界相连最少需要三条线: TXD(发送)、 RXD(接收)和 GND(地线)。如下图UART 的通信格式:

上图中各位的含义如下:
空闲位:数据线在空闲状态的时候为逻辑“1”状态,也就是高电平,表示没有数据线空闲,无数据传输。
起始位:当要传输数据的时候先传输一个逻辑“0”,也就是将数据线拉低,表示开始数据传输。
数据位: 数据位就是实际要传输的数据,数据位数可选择 5~8 位,我们一般都是按照字节传输数据的,一个字节 8 位,因此数据位通常是 8 位的。低位在前,先传输,高位最后传输。
奇偶校验位: 这是对数据中“1”的位数进行奇偶校验用的,可以不使用奇偶校验功能。
停止位:数据传输完成标志位,停止位的位数可以选择 1 位、 1.5 位或 2 位高电平,一般选择 1 位停止位。
波特率:波特率就是 UART 数据传输的速率,也就是每秒传输的数据位数,一般选择 9600、19200、 115200 等。

2、UART 电平标准

之前学习STM32时候笔记有所记录,本处重复记录。

UART 一般的接口电平有 TTL 和 RS-232,一般开发板上都有 TXD 和 RXD 这样的引脚,这些引脚低电平表示逻辑 0,高电平表示逻辑 1,这个就是 TTL 电平。 而RS-232 采用差分线, -3~-15V 表示逻辑 1, +3~+15V 表示逻辑 0。一般如下图中的接口就是 TTL 电平,图中就是 USB 转 TTL 模块, TTL 接口部分有 VCC、 GND、 RXD、 TXD、RTS 和 CTS。 RTS 和 CTS 基本不用,用的时候通过杜邦线和其他模块的 TTL 接口相连即可。

而RS-232 电平需要 DB9 接口, I.MX6U-ALPHA 开发板上的 COM3(UART3)口就是 RS-232 接
口的,如下图:

现在的电脑都没有 DB9 接口了,取而代之的是 USB 接口,所以催生出很多 USB转串口 TTL 芯片,比如 CH340、PL2303 等。通过这些芯片就可以实现串口 TTL 转 USB。I.MX6UALPHA 开发板就使用 CH340 芯片来完成 UART1 和电脑之间的连接,只需要一条USB 线即可,如下图:

I.MX6U UART 简介

UART 特性

前面介绍了 UART 接口,现在具体看一下 I.MX6U 的 UART 接口, I.MX6U 共有 8 个 UART,其主要特性如下:

  1. 兼容 TIA/EIA-232F 标准,速度最高可到 5Mbit/S。
  2. 支持串行 IR(红外) 接口,兼容 IrDA,最高可到 115.2Kbit/s。
  3. 支持 9 位或者多节点模式(RS-485)。
  4. 1 或 2 位停止位。
  5. 可编程的奇偶校验(奇校验和偶校验)。
  6. 自动波特率检测(最高支持 115.2Kbit/S)。

UART 几个重要寄存器

UART 的时钟源是由寄存器 CCM_CSCDR1 的 UART_CLK_SEL(bit6)位来选择的,当为 0时 UART 的时钟源为 pll3_80m(80MHz),为 1 时 UART 的时钟源为 osc_clk(24M),一般选择 pll3_80m 作为 UART 的时钟源。寄存器CCM_CSCDR1 的 UART_CLK_PODF(bit5:0)位是 UART 的时钟分频值,可设置 0~63,分别对应 1~64 分频,一般设置为 1 分频,则最终进入 UART 的时钟为 80MHz。

6ULL的UARTx_URXD寄存器保存着串口接收到的数据,要获取串口接收到的数据,读取此寄存器的低8位即可。UARTx_UTXD是串口发送数据寄存器,若需要通过串口发送数据,只需要将数据写入到此寄存器即可。

UART 的控制寄存器 1,即UARTx_UCR1(x=1~8),寄存器 UARTx_UCR1 中用到的重要位如下:
ADBR(bit14):自动波特率检测使能位,为 0 的时候关闭自动波特率检测,为 1 的时候使能自动波特率检测。
UARTEN(bit0): UART 使能位,为 0 时关闭 UART,为 1 时使能 UART。

此寄存器的结构如下图:

UART 的控制寄存器 2: UARTx_UCR2。寄存器 UARTx_UCR2 用到的重要位如下:

IRTS(bit14):为 0 的时候使用 RTS 引脚功能,为 1 的时候忽略 RTS 引脚。
PREN(bit8):奇偶校验使能位,为 0 的时候关闭奇偶校验,为 1 的时候使能奇偶校验。
PROE(bit7):奇偶校验模式选择位,开启奇偶校验以后此位如果为 0 的话就使用偶校验,此位为 1 的话就使能奇校验。
STOP(bit6):停止位数量,为 0 的话 1 位停止位,为 1 的话 2 位停止位。
WS(bit5):数据位长度,为 0 的时候选择 7 位数据位,为 1 的时候选择 8 位数据位。
TXEN(bit2):发送使能位,为 0 时关闭 UART 的发送功能,为 1 时打开 UART的发送功能。
RXEN(bit1):接收使能位,为 0 时关闭 UART 的接收功能,为 1 时打开 UART的接收功能。
SRST(bit0):软件复位,为 0 时软件复位 UART,为 1 时表示复位完成。复位完成以后此位会自动置 1,表示复位完成。此位只能写 0,写 1 会被忽略掉。

此寄存器结构如图下图:

UARTx_UCR3 寄存器,本篇的实验只用到了寄存器 UARTx_UCR3 中的位 RXDMUXSEL(bit2),这个位应该始终为 1,此寄存器结构如下图:

寄存器 UARTx_USR2,是 UART 的状态寄存器 2。寄存器 UARTx_USR2 用到的重要位如下:

TXDC(bit3):发送完成标志位,为 1 的时候表明发送缓冲(TxFIFO)和移位寄存器为空,也就是发送数据完成,向 TxFIFO 写入数据后此就会自动清零。
RDR(bit0):数据接收标志位,为 1 时表明至少接收到一个数据,可以从寄存器UARTx_URXD 寄存器中读取数据了,接收到数据以后此位会自动清零。

此寄存器结构如下图:

通过时钟树图可看出:UART的时钟源 = PLL3/6 = 480/6 = 80MHz。CSCDR1寄存器的UART_CLK_SEL位设置UART的时钟源,为0的时候,UART时钟源为80MHz,为1的时候UART时钟源为24MHz晶振。CSCDR1寄存器的UART_CLK_PODF位控制分频,一般设置为1分频。此处分频完之后,80MHz的时钟进入UART可再通过寄 存 器UARTx_UFCR的RFDIV(bit9:7)位来设置进一步分频。如下:

寄 存 器UARTx_UFCR 中要用到的是位 RFDIV(bit9:7),用来设置时钟分频值,设置如下表:

寄 存 器 UARTx_UFCR 、 UARTx_UBIR 和 UARTx_UBMR,通过这三个寄存器决定 UART 的波特率,波特率的计算公式如下:

  • Ref Freq:经过分频以后进入 UART 的最终时钟频率,分频值由寄存器UARTx_UFCR设置。
  • UBMR:寄存器 UARTx_UBMR 中的值。
  • UBIR:寄存器 UARTx_UBIR 中的值。

通过 UARTx_UFCR 的 RFDIV 位、 UARTx_UBMR 和 UARTx_UBIR 三者的配合即可得到想要的波特率。比如要设置 UART 波特率为 115200,那么可以设置 RFDIV 为5(0b101),也就是 1 分频,因此 Ref Freq=80MHz。设置 UBIR=71, UBMR=3124,根据上面的公式可以得到:

最后介绍一下寄存器 UARTx_URXD 和 UARTx_UTXD,这两个寄存器分别为 UART 的接收和发送数据寄存器,这两个寄存器的 低八位为接到的和要发送的数据。读取寄存器UARTx_URXD 即可获取接收到的数据,若要通过 UART 发送数据,直接将数据写入寄存器 UARTx_UTXD 即可。

UART1 基本数据收发实验

配置步骤如下:

本篇使用 I.MX6U 的 UART1 完成开发板与电脑串口调试助手间串口通信, UART1 具体配置步骤如下:

  1. 设置 UART1 的时钟源:设置 UART 的时钟源为 pll3_80m,设置寄存器 CCM_CSCDR1 的 UART_CLK_SEL 位为 0 即可。
  2. 初始化 UART1:初始化 UART1 所使用 IO,设置 UART1 的寄存器 UART1_UCR1 ~ UART1_UCR3,设置内容包括:波特率,奇偶校验、停止位、数据位等等。
  3. 使能 UART1:UART1 初始化完成以后就可以使能 UART1 了,设置寄存器 UART1_UCR1 的位 UARTEN为 1。
  4. 编写 UART1 数据收发函数:编写两个函数用于 UART1 的数据收发操作

硬件原理分析

I.MX6U-ALPHA 开发板串口 1 原理图:

实验之前需要用 USB 串口线将串口 1 和电脑连接起来,还需要设置 JP5 跳线帽,将串口 1 的 RXD、 TXD 两个引脚分别与 P116、 P117 连接一起,串口 1 硬件连接设置图如下:

实验程序编写

在 bsp 文件夹下创建“uart”文件夹,然后在 bsp/uart 中新建 bsp_uart.c 和 bsp_uart.h 两个文件。

bsp_uart.h:

全部为函数声明,具体的函数实现在bsp_uart.c文件中。

#ifndef _BSP_UART_H
#define _BSP_UART_H
#include "imx6ul.h"/* 函数声明 */
void uart_init(void);
void uart_io_init(void);
void uart_disable(UART_Type *base);
void uart_enable(UART_Type *base);
void uart_softreset(UART_Type *base);
void uart_setbaudrate(UART_Type *base,unsigned int baudrate,unsigned int srcclock_hz);
void putc(unsigned char c);
void puts(char *str);
unsigned char getc(void);
void raise(int sig_nr);#endif

bsp_uart.c:

文件 bsp_uart.c 中共有 10 个函数。

第一个函数是 uart_init:这个函数是 UART1 初始化函数,用于初始化 UART1 相关的 IO、并且设置 UART1的波特率、字长、停止位和校验模式等,初始化完成后就使能 UART1。

第二个函数是uart_io_init:用于初始化 UART1 所使用的 IO。

第三个函数是 uart_setbaudrate:这个函数是从NXP 官方的 SDK 包里面移植过来的,用于设置波特率。我们只需将要设置的波特率告诉此函数,此函数就会使用逐次逼近方式来计算出寄存器 UART1_UFCR 的 FRDIV 位、寄存器UART1_UBIR 和寄存器 UART1_UBMR 这三个的值。

第四和第五这两个函数为 uart_disable 和uart_enable,分别是使能和关闭 UART1。

第六个函数是 uart_softreset:用于软件复位指定的 UART。

第七个函数是putc:用于通过UART1发送一个字节的数据。

第八个函数是 puts:用于通过UART1发送一串数据。

第九个函数是 getc:用于通过 UART1 获取一个字节的数据。

最后一个函数是raise:这是一个空函数,防止编译器报错。

#include "bsp_uart.h"//初始化串口 1,波特率为 115200
void uart_init(void)
{/* 1、初始化串口 IO */uart_io_init();/* 2、初始化 UART1 */uart_disable(UART1); /* 先关闭 UART1 */uart_softreset(UART1); /* 软件复位 UART1 */UART1->UCR1 = 0; /* 先清除 UCR1 寄存器 */UART1->UCR1 &= ~(1<<14); /* 关闭自动波特率检测 */
/** 设置 UART 的 UCR2 寄存器,设置字长,停止位,校验模式,关闭硬件流控* bit14: 1 忽略 RTS 引脚* bit8: 0 关闭奇偶校验* bit6: 0 1 位停止位* bit5: 1 8 位数据位* bit2: 1 打开发送* bit1: 1 打开接收*/UART1->UCR2 |= (1<<14) | (1<<5) | (1<<2) | (1<<1);UART1->UCR3 |= 1<<2; /* UCR3 的 bit2 必须为 1 *//** 设置波特率:根据上文介绍的波特率计算公式。* 如果要设置波特率为 115200,那么可以使用如下参数:* Ref Freq = 80M 也就是寄存器 UFCR 的 bit9:7=101, 表示 1 分频* UBMR = 3124* UBIR = 71*/UART1->UFCR = 5<<7; /* ref freq 等于 ipg_clk/1=80Mhz */UART1->UBIR = 71;UART1->UBMR = 3124;//此处屏蔽了NXP 官方的 SDK 包里面移植过来的设置波特率函数,波特率可自己配还可直接调此函数
#if 0uart_setbaudrate(UART1, 115200, 80000000); /* 设置波特率 */
#endifuart_enable(UART1); /* 使能串口 */
}//初始化串口 1 所使用的 IO 引脚
void uart_io_init(void)
{/* 1、初始化串口 IO* UART1_RXD -> UART1_TX_DATA* UART1_TXD -> UART1_RX_DATA*/IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_TX_DATA_UART1_TX, 0);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_RX_DATA_UART1_RX, 0);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_TX_DATA_UART1_TX, 0x10B0);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_RX_DATA_UART1_RX, 0x10B0);
}/** @description : 波特率计算公式,可用此函数计算出指定串口对应的*UFCR,UBIR 和 UBMR 这三个寄存器的值* @param - base : 要计算的串口。* @param - baudrate : 要使用的波特率。* @param - srcclock_hz : 串口时钟源频率,单位 Hz*/
void uart_setbaudrate(UART_Type *base,unsigned int baudrate,unsigned int srcclock_hz)
{uint32_t numerator = 0u;uint32_t denominator = 0U;uint32_t divisor = 0U;uint32_t refFreqDiv = 0U;uint32_t divider = 1U;uint64_t baudDiff = 0U;uint64_t tempNumerator = 0U;uint32_t tempDenominator = 0u;/* get the approximately maximum divisor */numerator = srcclock_hz;denominator = baudrate << 4;divisor = 1;while (denominator != 0){divisor = denominator;denominator = numerator % denominator;numerator = divisor;}numerator = srcclock_hz / divisor;denominator = (baudrate << 4) / divisor;/* numerator ranges from 1 ~ 7 * 64k *//* denominator ranges from 1 ~ 64k */if ((numerator > (UART_UBIR_INC_MASK * 7)) || (denominator > UART_UBIR_INC_MASK)){uint32_t m = (numerator - 1) / (UART_UBIR_INC_MASK * 7) + 1;uint32_t n = (denominator - 1) / UART_UBIR_INC_MASK + 1;uint32_t max = m > n ? m : n;numerator /= max;denominator /= max;if (0 == numerator){numerator = 1;}if (0 == denominator){denominator = 1;}}divider = (numerator - 1) / UART_UBIR_INC_MASK + 1;switch (divider){case 1:refFreqDiv = 0x05;break;case 2:refFreqDiv = 0x04;break;case 3:refFreqDiv = 0x03;break;case 4:refFreqDiv = 0x02;break;case 5:refFreqDiv = 0x01;break;case 6:refFreqDiv = 0x00;break;case 7:refFreqDiv = 0x06;break;default:refFreqDiv = 0x05;break;}
/* Compare the difference between baudRate_Bps and calculated* baud rate. Baud Rate = Ref Freq / (16 * (UBMR + 1)/(UBIR+1)).* baudDiff = (srcClock_Hz/divider)/( 16 * ((numerator /divider)/ denominator).*/tempNumerator = srcclock_hz;tempDenominator = (numerator << 4);divisor = 1;
/* get the approximately maximum divisor */while (tempDenominator != 0){divisor = tempDenominator;tempDenominator = tempNumerator % tempDenominator;tempNumerator = divisor;}tempNumerator = srcclock_hz / divisor;tempDenominator = (numerator << 4) / divisor;baudDiff = (tempNumerator * denominator) / tempDenominator;baudDiff = (baudDiff >= baudrate) ? (baudDiff - baudrate) : (baudrate - baudDiff);if (baudDiff < (baudrate / 100) * 3){base->UFCR &= ~UART_UFCR_RFDIV_MASK;base->UFCR |= UART_UFCR_RFDIV(refFreqDiv);base->UBIR = UART_UBIR_INC(denominator - 1);base->UBMR = UART_UBMR_MOD(numerator / divider - 1);}
}void uart_disable(UART_Type *base)//关闭指定的UART
{base->UCR1 &= ~(1<<0);
}
void uart_enable(UART_Type *base)//打开指定的UART
{base->UCR1 |= (1<<0);
}
void uart_softreset(UART_Type *base)//复位指定的 UART
{base->UCR2 &= ~(1<<0); /* 复位 UART */while((base->UCR2 & 0x1) == 0); /* 等待复位完成 */
}
void putc(unsigned char c)//发送一个字符,传入的参数为要发送的字符
{while(((UART1->USR2 >> 3) &0X01) == 0);/* 等待上一次发送完成 */UART1->UTXD = c & 0XFF; /* 发送数据 */
}
void puts(char *str)//发送一个字符串,传入的参数为要发送的字符串
{char *p = str;while(*p)putc(*p++);
}unsigned char getc(void)    //接收一个字符,返回值为接收到的字符
{while((UART1->USR2 & 0x1) == 0); /* 等待接收完成 */return UART1->URXD; /* 返回接收到的数据 */
}
void raise(int sig_nr)    //防止编译器报错
{}

main.c:

调用函数 uart_init 初始化 UART1,然后在 while 循环里面获取串口接收到的数据,并且将获取到的数据通过串口打印出来。

#include "bsp_clk.h"
#include "bsp_delay.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_beep.h"
#include "bsp_key.h"
#include "bsp_int.h"
#include "bsp_uart.h"int main(void)
{unsigned char a=0;unsigned char state = OFF;int_init(); /* 初始化中断(一定要最先调用! ) */imx6u_clkinit(); /* 初始化系统时钟 */delay_init(); /* 初始化延时 */clk_enable(); /* 使能所有的时钟 */led_init(); /* 初始化 led */beep_init(); /* 初始化 beep */uart_init(); /* 初始化串口,波特率 115200 */while(1){puts("请输入 1 个字符:");a=getc();putc(a); /* 回显功能 */puts("\r\n");/* 显示输入的字符 */puts("您输入的字符为:");putc(a);puts("\r\n\r\n");state = !state;led_switch(LED0,state);}return 0;
}

Makefile:

本章 Makefile 文件在链接时加入了数学库, 因为在 bsp_uart.c 中有个函数uart_setbaudrate,此函数中使用到了除法运算,因此在链接时需要将编译器的数学库也链接进来。第9行的变量LIBPATH就是数学库的目录,在第56行链接的时候使用了变量LIBPATH。

我们常要用到一些第三方库,那么在连接程序时就要指定这些第三方库所在的目录, Makefile 在链接的时候使用选项“-L”来指定库所在的目录,比如下面代码中第 9 行的变量 LIBPATH 就是指定了我们所使用的编译器库所在的目录。

②、 在第 61 行和 64 行中,加入了选项“-fno-builtin”,否则编译的时候提示“putc”、“puts”
这两个函数与内建函数冲突,错误信息如下所示:

warning: conflicting types for built-in function ‘putc’
warning: conflicting types for built-in function ‘puts’

编译时加入选项“-fno-builtin”表示不使用内建函数,我们就可自己实现 putc和 puts 这样的函数了。

1 CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-
2 TARGET ?= uart
3 
4 CC := $(CROSS_COMPILE)gcc
5 LD := $(CROSS_COMPILE)ld
6 OBJCOPY := $(CROSS_COMPILE)objcopy
7 OBJDUMP := $(CROSS_COMPILE)objdump
8
9 LIBPATH := -lgcc -L /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/lib/gcc/arm-linux-gnueabihf/4.9.4
10
11
12 INCDIRS := imx6ul \
13            bsp/clk \
14            bsp/led \
15            bsp/delay \
16            bsp/beep \
17            bsp/gpio \
18            bsp/key \
19            bsp/exit \
20            bsp/int \
21            bsp/epittimer \
22            bsp/keyfilter \
23            bsp/uart
24
25 SRCDIRS := project \
26            bsp/clk \
27            bsp/led \
28            bsp/delay \
29            bsp/beep \
30            bsp/gpio \
31            bsp/key \
32            bsp/exit \
33            bsp/int \
34            bsp/epittimer \
35            bsp/keyfilter \
36            bsp/uart
37
38
39 INCLUDE     := $(patsubst %, -I %, $(INCDIRS))
40
41 SFILES      := $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.S))
42 CFILES      := $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.c))
43
44 SFILENDIR   := $(notdir $(SFILES))
45 CFILENDIR   := $(notdir $(CFILES))
46
47 SOBJS       := $(patsubst %, obj/%, $(SFILENDIR:.S=.o))
48 COBJS       := $(patsubst %, obj/%, $(CFILENDIR:.c=.o))
49 OBJS        := $(SOBJS) $(COBJS)
50
51 VPATH       := $(SRCDIRS)
52
53 .PHONY: clean
54
55 $(TARGET).bin : $(OBJS)
56     $(LD) -Timx6ul.lds -o $(TARGET).elf $^ $(LIBPATH)
57     $(OBJCOPY) -O binary -S $(TARGET).elf $@
58     $(OBJDUMP) -D -m arm $(TARGET).elf > $(TARGET).dis
59
60 $(SOBJS) : obj/%.o : %.S
61     $(CC) -Wall -nostdlib -fno-builtin -c -O2 $(INCLUDE) -o $@ $<
62
63 $(COBJS) : obj/%.o : %.c
64     $(CC) -Wall -nostdlib -fno-builtin -c -O2 $(INCLUDE) -o $@ $<
65
66 clean:
67     rm -rf $(TARGET).elf $(TARGET).dis $(TARGET).bin $(COBJS) $(SOBJS)

链接脚本保持不变。

串口格式化函数移植实验

上面实验实现了 UART1 基本的数据收发功能,虽然可以用来调试程序,但是功能单一,只能输出字符。若需要输出数字还需要我们自己先将数字转换为字符,非常不方便。我们可以将 printf 函数映射到串口上,这样就可使用printf 函数完成格式化输出了,使用非常方便。本实验即实现将 printf 这样的格式化函数移植到 I.MX6U-ALPHA 开发板上。

串口格式化函数简介

格式化函数说的是 printf、 sprintf 和 scanf 这样的函数,分为格式化输入和格式化输出两类函数。学习 C 语言的时常通过 printf 函数在屏幕上显示字符串,通过 scanf 函数从键盘获取输入。这样有了输入和输出,实现了最基本的人机交互。学习 STM32 时将 printf 映射到串口上,这样即使没有屏幕,也可通过串口来和开发板进行交互。在 I.MX6U-ALPHA 开发板上也可以使用此方法,将 printf 和 scanf 映射到串口上,这样就可使用串口调试助手的上位机作为开发板终端, 完成与开发板的交互。也可以使用 printf 和 sprintf 来实现各种各样的格式化字符串,方便我们开发调试程序。之前基本串口收发数据实验中,串口驱动已编写完成,本实验通过移植网上别人已经做好的文件来实现格式化函数。

实验程序编写

本实验所需要移植的源码在正点原子开发板资料中,路径为: 1、例程源码->5、模块驱动源码->2、格式化函数源码->stdio,文件夹 stdio 里面的文件就是我们要移植的源码文件。本实验在上一实验例程的基础上完成,将 stdio 文件夹复制到实验工程根目录中。

stdio 里面有两个文件夹: include 和 lib,这两个文件夹里面的内容如下:

stdio 里面的文件是从 uboot 里移植过来的。后面学习 uboot 后可以自行从 uboot 源码里面“扣”出相应的文件,完成格式化函数的移植。这里 stdio 中并没有实现完全版的格式化函数,比如 printf 函数并不支持浮点数,但是基本够使用。移植好以后就要测试相应的函数工作是否正常。如下代码,测试移植是否成功。使用 scanf 函数等待键盘输入两个整数,然后将两个整数进行相加并使用 printf 函数输出结果:

#include "bsp_clk.h"
#include "bsp_delay.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_beep.h"
#include "bsp_key.h"
#include "bsp_int.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "stdio.h"int main(void)
{int c = 100;printf("%d的十六进制为:%#x\r\n",c,c);  //验证一下打印十六进制数unsigned char state = OFF;int a , b;int_init(); /* 初始化中断(一定要最先调用! ) */imx6u_clkinit(); /* 初始化系统时钟 */delay_init(); /* 初始化延时 */clk_enable(); /* 使能所有的时钟 */led_init(); /* 初始化 led */beep_init(); /* 初始化 beep */uart_init(); /* 初始化串口,波特率 115200 */while(1){printf("输入两个整数,使用空格隔开:");scanf("%d %d", &a, &b); /* 输入两个整数 */printf("\r\n 数据%d + %d = %d\r\n\r\n", a, b, a+b);/* 输出和 */state = !state;led_switch(LED0,state);}return 0;
}

修改 Makefile 中的 TARGET 为 printf,在 INCDIRS 中加入“stdio/include”,在 SRCDIRS 中加入“stdio/lib”,

1 CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-
2 TARGET ?= printf
3 
4
/* 省略掉其它代码...... */
5 
6 INCDIRS := imx6ul \
7 stdio/include \
8 bsp/clk \
9 bsp/led \
10 bsp/delay \
11 bsp/beep \
12 bsp/gpio \
13 bsp/key \
14 bsp/exit \
15 bsp/int \
16 bsp/epittimer \
17 bsp/keyfilter \
18 bsp/uart
19
20 SRCDIRS := project \
21 stdio/lib \
22 bsp/clk \
23 bsp/led \
24 bsp/delay \
25 bsp/beep \
26 bsp/gpio \
27 bsp/key \
28 bsp/exit \
29 bsp/int \
30 bsp/epittimer \
31 bsp/keyfilter \
32 bsp/uart
33
34 /* 省略掉其它代码...... */
35
36 $(COBJS) : obj/%.o : %.c
37 $(CC) -Wall -Wa,-mimplicit-it=thumb -nostdlib -fno-builtin -c -O2 $(INCLUDE) -o $@ $<
38
39 clean:
40     rm -rf $(TARGET).elf $(TARGET).dis $(TARGET).bin $(COBJS) $(SOBJS)

第 2 行修改变量 TARGET 为“printf”,也就是目标名称为“printf”。
第 7 行在变量 INCDIRS 中添加 stdio 相关头文件(.h)路径。
第 28 行在变量 SRCDIRS 中添加 stdio 相关文件(.c)路径。
第 37 行在编译 C 文件的时候添加了选项“-Wa,-mimplicit-it=thumb”,否则的话会有如下错误提示:

thumb conditional instruction should be in IT block -- `addcs r5,r5,#65536'

链接脚本保持不变。

实验现象:I.MX6U开发板通过printf函数将 “输入两个整数,使用空格隔开” 打印到串口调试助手上位机SecureCRT界面。键盘键入两个整数,通过串口传给了I.MX6U开发板,然后通过scanf函数接收,接收到整数然后进行计算后,通过printf函数打印到SecureCRT的界面上。

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