SAM4E單片機(jī)之旅——11、UART之PDC收發(fā)

　　使用PDC進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)能減少CPU的開銷。這次就使用PDC進(jìn)行UART數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，同時(shí)，也利用TC也實(shí)現(xiàn)了PDC的接收超時(shí)。

　　PDC是針對(duì)外設(shè)的DMA控制器。對(duì)比DMA控制器，它更為簡(jiǎn)便，與相應(yīng)外設(shè)的結(jié)合也更為緊密。比如說，要配置PDC時(shí)，首先要啟用相應(yīng)的外設(shè)的時(shí)鐘;同時(shí)PDC收發(fā)的狀態(tài)是通過外設(shè)上的寄存器反映出來的;甚至中斷也是通過相應(yīng)外設(shè)產(chǎn)生的。

　　使用PDC時(shí)，只需設(shè)置好傳輸時(shí)內(nèi)存的地址，以及傳輸長(zhǎng)度，就可以在外設(shè)和內(nèi)存之前進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了。而SAM4的PDC甚至還提供了一個(gè)類似FIFO的功能：可以在進(jìn)行本次傳輸?shù)耐瑫r(shí)指定下次傳輸時(shí)的地址和長(zhǎng)度，然后在本次傳輸結(jié)束時(shí)開始下一次傳輸。

　　一、 實(shí)現(xiàn)思路

　　本次會(huì)使用兩組緩沖區(qū)，分別用來數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。在接收數(shù)據(jù)完成后，就讓PDC把這個(gè)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，并且使用另一個(gè)緩沖區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。

　　使用PDC發(fā)送數(shù)據(jù)較為簡(jiǎn)單，只需設(shè)置好需要發(fā)送的數(shù)據(jù)的地址和長(zhǎng)度即可。

　　但是在使用PDC接收數(shù)據(jù)的時(shí)，如果未接收足夠指定數(shù)目的數(shù)據(jù)，是不會(huì)產(chǎn)生中斷的。在這里使用TC來進(jìn)行PDC接收數(shù)據(jù)時(shí)的等待超時(shí)處理：

　　UART的引腳在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，是一直保持在高電平狀態(tài)的。即只在有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，才會(huì)有電平的切換。而TC可以使用外部信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)以重置計(jì)數(shù)器。這樣一來，就可以讓UART在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)，不斷對(duì)TC的計(jì)數(shù)器進(jìn)行重置。而在沒有接收數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)使得TC順利步進(jìn)到一個(gè)特定的值，從而產(chǎn)生一個(gè)中斷。

　　二、 UART的PDC配置

　　UART和MCK的基本配置保持不變：MCK為120 MHz，UART波特率為11520 Hz。

　　在配置PDC時(shí)，需要確保已經(jīng)開啟了相應(yīng)UART的時(shí)鐘，否則配置不生效。

　　緩沖區(qū)和PDC的配置。配置完成，且啟用UART的接收后，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收了。

　　/* 緩沖區(qū) */

　　#define BUF_SIZE 8

　　uint8_t BUF1[BUF_SIZE];

　　uint8_t BUF2[BUF_SIZE];

　　uint8_t* RX_BUF;

　　/* 先設(shè)置好接收的BUF */

　　RX_BUF = BUF1;

　　PDC_UART0->PERIPH_RPR = RX_BUF;

　　PDC_UART0->PERIPH_RCR = BUF_SIZE;

　　/* 使能輸入輸出*/

　　PDC_UART0->PERIPH_PTCR = PERIPH_PTCR_RXTEN | PERIPH_PTCR_TXTEN;

　　中斷設(shè)置。PDC的中斷是通過相應(yīng)外設(shè)產(chǎn)生的，所以這里需要對(duì)UART的中斷進(jìn)行配置。

　　/* 啟用緩沖區(qū)滿中斷*/

　　UART0->UART_IER = UART_IER_RXBUFF;

　　/* 在NVIC中啟用中斷，將優(yōu)先級(jí)設(shè)置為1*/

　　NVIC_DisableIRQ(UART0_IRQn);

　　NVIC_ClearPendingIRQ(UART0_IRQn);

　　NVIC_SetPriority(UART0_IRQn, 1);

　　NVIC_EnableIRQ(UART0_IRQn);

　　將接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)通過PDC發(fā)送出去，并開始下一次數(shù)據(jù)的接收。

　　/* 參數(shù)size： 表示接收緩沖區(qū)中需要發(fā)送的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度 */

　　void TransferRxBufAndRec(int size)

　　{

　　/* 等待發(fā)送完成 */

　　while(!(UART0->UART_SR & UART_SR_TXBUFE))

　　;

　　/* 通過PDC發(fā)送 */

　　PDC_UART0->PERIPH_TPR = RX_BUF;

　　PDC_UART0->PERIPH_TCR = size;

　　/* 使用另一個(gè)緩沖區(qū)繼續(xù)接收 */

　　RX_BUF = (RX_BUF == BUF1) ? BUF2 : BUF1;

　　PDC_UART0->PERIPH_RPR = RX_BUF;

　　PDC_UART0->PERIPH_RCR = BUF_SIZE;

　　}

　　UART的中斷處理函數(shù)。在中斷時(shí)，只需調(diào)用上面的函數(shù)，將接收緩沖區(qū)的內(nèi)容重新發(fā)送出去即可。

　　void UART0_Handler(void)

　　{

　　/*判斷是否是由“接收緩沖區(qū)滿”引發(fā)的中斷 */

　　if (UART0->UART_SR & UART_SR_RXBUFF)

　　{

　　TransferRxBufAndRec(BUF_SIZE);

　　}

　　}

　　這樣配置完成后，刪除上一節(jié)中UART收發(fā)數(shù)據(jù)的代碼，即可完成數(shù)據(jù)的收發(fā)了。

　　三、 TC的配置

　　使用的通道為通道0：

　　#define gUseTc TC0->TC_CHANNEL[0]

　　使TC工作在波形輸出模式下，將TIOB引腳(PA1)用做外部事件引腳，短接它和UART0接收引腳，即短接PA1和PA9引腳。在配置完成后，若500ms內(nèi)沒有數(shù)據(jù)接收，則強(qiáng)制開始數(shù)據(jù)的發(fā)送。

　　使能TC時(shí)鐘，及GPIO設(shè)置。

　　PMC->PMC_PCER0 = (1 << ID_TC0);

　　const uint32_t TIOB_PIN = PIO_PA1;

　　PIOA->PIO_PDR = TIOB_PIN;

　　PIOA->PIO_ABCDSR[0] |= TIOB_PIN;

　　PIOA->PIO_ABCDSR[1] &= ~TIOB_PIN;

　　TC模式設(shè)置。

　　利用TC的RC比較時(shí)產(chǎn)生的中斷進(jìn)行超時(shí)提醒，TIOB引腳電平的下降沿TC的觸發(fā)。由于進(jìn)行TC觸發(fā)時(shí)也會(huì)開啟時(shí)鐘，所以在RC比較時(shí)暫停時(shí)鐘。

　　由于超時(shí)時(shí)間可能較長(zhǎng)，且精度要求不高，讓TC使用慢時(shí)鐘SLCK就可以了。

　　gUseTc.TC_CMR =

　　TC_CMR_WAVE /* 波形模式 */

　　| TC_CMR_TCCLKS_TIMER_CLOCK5 /* 時(shí)鐘5: SLCK */

　　| TC_CMR_WAVSEL_UP_RC /* 波形僅上升，且RC比較時(shí)觸發(fā) */

　　| TC_CMR_CPCSTOP /* RC 比較時(shí)自動(dòng)停止時(shí)鐘 */

　　| TC_CMR_EEVT_TIOB /* 設(shè)置為外部事件為TIOB */

　　| TC_CMR_EEVTEDG_FALLING /* 外部事件下降沿觸發(fā) */

　　| TC_CMR_ENETRG /* 使能外部事件 */

　　;

　　RC設(shè)置，以及TC啟用。在RC比較后，計(jì)數(shù)器將暫停工作。在下次UART數(shù)據(jù)的接收時(shí)，TIOB引腳的信號(hào)會(huì)觸發(fā)TC以重新開始計(jì)數(shù)。

　 /* UART的PDC接收時(shí)等待超時(shí)時(shí)間 */

　　#define UART_RX_WAIT_MS 500

　　/* 設(shè)置RC */

　　const uint32_t rc_v = CHIP_FREQ_SLCK_RC * UART_RX_WAIT_MS / 1000;

　　gUseTc.TC_RC = TC_RC_RC(rc_v);

　　/* 使能TC時(shí)鐘，但不開始*/

　　gUseTc.TC_CCR = TC_CCR_CLKEN;

　　中斷設(shè)置。TC中斷的優(yōu)先級(jí)比UART的要高。

　　/* RC 比較時(shí)產(chǎn)生中斷 */

　　gUseTc.TC_IER = TC_IER_CPCS;

　　/* NVIC , 優(yōu)先級(jí)設(shè)置為0 */

　　NVIC_DisableIRQ(TC0_IRQn);

　　NVIC_ClearPendingIRQ(TC0_IRQn);

　　NVIC_SetPriority(TC0_IRQn, 0);

　　NVIC_EnableIRQ(TC0_IRQn);

　　中斷處理。中斷處理中過程中禁用PDC數(shù)據(jù)的接收，以免丟失數(shù)據(jù)。

　　void TC0_Handler(void)

　　{

　　uint32_t status = gUseTc.TC_SR;

　　/* 判斷中斷是否為RC比較觸發(fā)的 */

　　if (status & TC_SR_CPCS)

　　{

　　PDC_UART0->PERIPH_PTCR = PERIPH_PTCR_RXTDIS;

　　/* 計(jì)算PDC中接收到的數(shù)據(jù)的大小 */

　　const int rec_size = BUF_SIZE - (PDC_UART0->PERIPH_RCR);

　　if (rec_size != 0)

　　{

　　TransferRxBufAndRec(rec_size);

　　}

　　PDC_UART0->PERIPH_PTCR = PERIPH_PTCR_RXTEN;

　　}

　　}