手动阀

串口数据存储开发板

背景与目标

在嵌入式系统开发中，串口通信是一种常见且重要的功能，它用于实现设备之间的异步串行数据传输，广泛应用于各种场景，如设备调试、数据采集和传输等，本文将详细介绍一个基于串口数据存储的开发板的设计与实现过程，包括硬件配置、软件开发以及测试步骤。

硬件设计

开发板简介

本开发板选用的是庐山派K230开发板，它具有多个UART接口，开发板上有三个UART接口：UART0、UART2和UART3，UART0默认被系统大核RT-Smart占用，用于调试，我们在运行CanMV固件烧录时，只能使用UART2和UART3。

UART接口配置

UART2: TXD为BANK0_GPIO11, RXD为BANK0_GPIO12

UART3: TXD为BANK4_GPIO50, RXD为BANK4_GPIO51

为了确保串口通信的稳定性和性能，我们进行了以下测试步骤：

1、初始化UART端口: 配置BANK0_GPIO11和BANK0_GPIO12为UART2的TXD和RXD，配置BANK4_GPIO50和BANK4_GPIO51为UART3的TXD和RXD，设置波特率、数据位、停止位和校验位等参数。

2、发送和接收数据: 使用串口调试助手软件连接至开发板的UART2和UART3，发送测试字符串或命令至开发板，并验证是否能够正确接收，在开发板上编写简单的串口收发程序，测试双向通信。

3、稳定性测试: 持续发送大量数据，观察是否存在丢包现象，在不同环境下（如电磁干扰较强的地方）测试UART通信的稳定性。

4、性能测试: 测量最大可接受的波特率，以测试数据传输速度，检查在高速传输时的错误率，如帧错误、溢出错误等。

软件开发

串口初始化

我们需要初始化串口，包括设置波特率、数据位、停止位等参数，以下是一个简单的初始化串口函数示例：

void uart_init(void) {
    // 使能时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_USART0);
    
    // Tx PA9 复用推挽输出
    gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_9);
    gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_9);
    
    // Rx PA10
    gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_10);
    gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_10);
    
    nvic_irq_enable(USART0_IRQn, 0, 0);
    gpio_af_set(GPIOA, GPIO_AF_1, GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10);
    
    /* USART 设置 */
    usart_deinit(USART0);
    usart_baudrate_set(USART0, 115200);
    usart_word_length_set(USART0, USART_WL_8BIT);
    usart_stop_bit_set(USART0, USART_STB_1BIT);
    usart_parity_config(USART0, USART_PM_NONE);
    usart_hardware_flow_rts_config(USART0, USART_RTS_DISABLE);
    usart_hardware_flow_cts_config(USART0, USART_CTS_DISABLE);
    usart_receive_config(USART0, USART_RECEIVE_ENABLE);
    usart_transmit_config(USART0, USART_TRANSMIT_ENABLE);
    usart_enable(USART0);
    usart_interrupt_enable(USART0, USART_INT_RBNE);
    usart_interrupt_enable(USART0, USART_INT_IDLE); /* 使能USART0空闲中断 */
}

发送数据

发送数据时，将要发送的数据写入到串口数据寄存器中，直到发送完所有数据为止，以下是一个简单的发送数据函数示例：

void send_data(const char* data) {
    while (*data) {
        usart_data_transmit(USART0, *data++);
        while (usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TCF)); // 等待发送完成
    }
}

接收数据

接收数据时，从串口数据寄存器中读取接收到的数据，直到读取完所有数据为止，以下是一个简单的接收数据函数示例：

void receive_data() {
    char received = usart_data_receive(USART0);
    if (received != -1) {
        printf("Received: %c
", received);
    }
}

中断处理

在嵌入式系统中，通常会使用中断来处理串口接收和发送，以下是一个简单的中断处理函数示例：

void USART0_IRQHandler(void) {
    if (RESET != usart_interrupt_flag_get(USART0, USART_INT_FLAG_RBNE)) {
        gd_led_toggle();
        uint16_t t = usart_data_receive(USART0); // 接收数据
        usart_data_transmit(USART0, t); // 回传数据
        usart_interrupt_disable(USART0, USART_INT_RBNE);
    } else if (RESET != usart_interrupt_flag_get(USART0, USART_INT_FLAG_IDLE)) {
        usart_interrupt_disable(USART0, USART_INT_FLAG_IDLE);
    }
}

数据处理API

为了方便处理接收到的数据，我们可以设计一个轻量级的API，以下是一个示例代码：

struct _ChangNum {
    char* Source;
    char Sign[8];
    float NUM[8];
    char flag;
};
char Data_ChangNum(struct _ChangNum* Item) {
    char DataArray[12] = {0}; // 数字的str数
    char str[36]; // 装source数据到这个缓存区，这个缓存区是要变的
    char Data;
    char n, m = 0;
    char i, flag = 1; // i是当前找的是第几个Sign
    char FindTime = strlen(Item->Sign); // 要找多少个
    char Length = strlen(Item->Source); // 源的长度
    strcpy(str, Item->Source);
    if (Length > 36)
        Length = 36;
    for (i = 0; i < FindTime; i++) {
        flag = 0;
        for (n = 0; n < Length; n++) {
            Data = str[n];
            if (str[n] == Item->Sign[i]) { // 找到标志
                str[n] = 0;
                flag = 1; // 开始识别str
                m = 0;
            }
            if (flag) {
                if ((str[n] <= '9' && str[n] >= '0') || str[n] == '.' || str[n] == '-') {
                    DataArray[m] = str[n]; // 把数字相关str的装起来
                    m++; // m是数字在str的长度
                } else {
                    if (m > 0) { // 数字部分结束
                        if (DataArray[m-1] == '.' || DataArray[m-1] == '-') // 不让最后一位为 '.' and '-'
                            DataArray[m-1] = 'Array[m] = '
                        break;
                    }
                }
            }
        }
    }
    Item->NUM[i] = atof(DataArray);
    return Item->flag;
}

测试与验证

为了确保我们的串口数据存储开发板工作正常，我们需要进行一系列的测试，以下是一些常见的测试步骤：

1、物理层通信测试: 使用笔记本端的串口工具（如串口调试助手）测试串口的物理层通信，而不用考虑高层协议，通过USB线连接到ZCU106板卡，板卡内通过USB转串口芯片连接到FPGA，查阅开发板原理图，找到FPGA的时钟和复位管脚，确保复位默认拉低，是高有效复位信号，使用开源的Verilog代码进行接口设计和约束，通过jtag下载bit文件，并使用ila查看波形。

2、双向通信测试: 在开发板上编写简单的串口收发程序，测试双向通信是否正常，发送测试字符串或命令至开发板，并验证是否能够正确接收。

3、稳定性测试: 持续发送大量数据，观察是否存在丢包现象，在不同环境下（如电磁干扰较强的地方）测试UART通信的稳定性。

4、性能测试: 测量最大可接受的波特率，以测试数据传输速度，检查在高速传输时的错误率，如帧错误、溢出错误等。

上文归纳与展望

通过以上步骤，我们成功实现了一个基于串口数据存储的开发板，该开发板不仅具备基本的串口通信功能，还具有良好的稳定性和高性能，我们可以进一步优化代码和硬件设计，提升开发板的性能和可靠性，也可以考虑增加更多的功能模块，如无线通信模块、传感器接口等，以满足更多应用场景的需求。

各位小伙伴们，我刚刚为大家分享了有关“串口数据存储开发板”的知识，希望对你们有所帮助。如果您还有其他相关问题需要解决，欢迎随时提出哦！