12.串口透传之无线qq z-stack cc2530驱动详解

1、Z-STACK之cc2530 串口驱动详解上Z-STACK 中串口采用 DMA 和 ISR 两种方式，本章主要讲解 ISR 方式的串口驱动。在 OASL 操作系统轮询时调用了 Hal_ProsPoll ()函数，在此函数中如果定义了 HAL_UART=TRUE，则轮询串口，看时候有数据要发送或有数据要接收。定位到HalUARTPoll()函数中，如果是采用ISR 方式即HAL_UART_ISR为 1 或 2 时，调用 ISR 串口轮询函数 HalUARTPollISR(),在这个函数中调用了串口的回调函数，这个过程等会儿讲。先来看看头文件 hal_uart.h，此头文件中定义了 typedef

2、 void (*halUARTCBack_t) (u8 port,u8 event);串口回调函数的函数指针，定义了串口缓冲区 halUARTBufControl_t 结构体以及针对串口配置的结构体 halUARTCfg_lUARTIoctl_t 结构体没用到不用管。其中还有相关的宏定义，这个根据 datasheet 看。接下来看_hal_uart_isr.c 文件。HAL_UART_ISR_RX_AVAIL()这个宏定义是返回接收缓冲区中可接收数据的长度大小，HAL_UART_ISR_TX_AVAIL()这个宏定义返回发送缓冲区中空位置的长度大小。下面看看这个结构体typedef struc

3、tu8 rxBufHAL_UART_ISR_RX_MAX;#if HAL_UART_ISR_RX_MAX 256u8 rxHead;volatile u8 rxTail;#elseu16 rxHead;volatile u16 rxTail;#endifu8 rxTick;u8 rxShdw;u8 txBufHAL_UART_ISR_TX_MAX;#if HAL_UART_ISR_TX_MAX callBackFunc;/ Only supporting subset of baudrate for code size - other issible.HAL_UART_ASSERT(confi

4、g-baudRate = HAL_UART_BR_9600) |(config-baudRate = HAL_UART_BR_19200) |(config-baudRate = HAL_UART_BR_38400) |(config-baudRate = HAL_UART_BR_57600) |(config-baudRate = HAL_UART_BR_115200);if (config-baudRate = HAL_UART_BR_57600 |config-baudRate = HAL_UART_BR_115200)UxBAUD = 216;elseUxBAUD = 59;switc

5、h (config-baudRate)case HAL_UART_BR_9600:UxGCR = 8;break;case HAL_UART_BR_19200:UxGCR = 9;break;case HAL_UART_BR_38400:case HAL_UART_BR_57600:UxGCR = 10;break;default:UxGCR = 11;break;/ 8 bits/char; no parity; 1 stit; stit hi.if (config-flowControl)UxUCR = UCR_FLOW | UCR_STOP;PxSEL |= HAL_UART_Px_RT

6、S | HAL_UART_Px_CTS;elseUxUCR = UCR_STOP;UxCSR |= CSR_RE;URXxIE = 1;UxDBUF = 0; / Prime the ISR pump.将回调函数赋值给 isrCfg 的 uartCB 成员，然后根据设置的不同波特率对 UxBAUD 和 UxGCR 作相应的设置，最后使能串口接收以及打开串口接收中断，将 UxDBUF 清零。看下串口读数据函数sic u16 HalUARTReadISR(u8 *buf, u16 len)u16 cnt = 0;while (isrCfg.rxHead != isrCfg.rxTail) & (c

7、nt = HAL_UART_ISR_RX_MAX)isrCfg.rxHead = 0;cnt+;return cnt;这个函数和串口写数据函数 HalUARTWriteISR 是在回调函数中被调用，由用户自定义操作。此函数只是将接收缓冲区中的数据赋值给 buf 然后相应 rxHead 增加 len 个长度，返回读的数据长度。这个函数要对照串口接收终端函数理解#if (HAL_UART_ISR = 1)HAL_ISR_FUNCTION( halUart0RxIsr, URX0_VECTOR )#elseHAL_ISR_FUNCTION( halUart1RxIsr, URX1_VECTOR )#

8、endifu8 tmp = UxDBUF;isrCfg.rxBufisrCfg.rxTail = tmp;/ Re-sync the shadow on any 1st byte received.if (isrCfg.rxHead = isrCfg.rxTail)isrCfg.rxShdw = ST0;if (+isrCfg.rxTail = HAL_UART_ISR_RX_MAX)isrCfg.rxTail = 0;isrCfg.rxTick = HAL_UART_ISR_IDLE;在接收中断函数中，将接收到的一字节数据填入 rxBuf 中，注意在接收数据时是将数据填入 rxBuf，然后将

9、 rxTail 加 1，即在缓冲区读数据时是在缓冲区首位置开始读，在串口接收数据时是将数据放在 rxTail即缓冲区末位置。看最后一句代码，将 HAL_UART_ISR_IDLE 即 198 赋值给 rxTick，这个值为系统轮询串口时是否需要操作串口的等待时间，其实可以计算一下，采用的是 32.768kHz 的外部时钟，用 198除以 32.768 约等于 6ms，即每次等待时间为 6ms，如果每次系统经过轮询之后检查 6ms 是否用完，是则调用回调函数。if (isrCfg.rxHead = isrCfg.rxTail)isrCfg.rxShdw = ST0;这句代码的意思是当缓冲区清空的

10、时候，即接收的数据全部被读出来了之后，重新将 rxShdw 赋值 ST0，以计算下一次轮询串口需要数据的时间。接下来看串口写数据函数sic u16 HalUARTWriteISR(u8 *buf, u16 len)u16 cnt;/ Accept all-or-none on write request.if (HAL_UART_ISR_TX_AVAIL() len)return 0;for (cnt = 0; cnt = HAL_UART_ISR_TX_MAX-1)isrCfg.txTail = 0;elseisrCfg.txTail+;/ Keep re-enabling Iit migh

11、t be keng up with this loop due to others.IEN2 |= UTXxIE;return cnt;先检查发送缓冲区是否有可写的 len 长度的位置。然后将 buf 里面的数据给 txBuf，同时将 txTail增加，这正好跟 read 相反，即往缓冲区里面填充数据是在末尾填充，当发送的时候是在发送缓冲区里面取数据，即在缓冲区开头取数据。每次填充一个数据时就开一次发送中断，这样时数据及时发送出去。看下串口发送中断函数#if (HAL_UART_ISR = 1)HAL_ISR_FUNCTION( halUart0TxIsr, UTX0_VECTOR )#els

12、eHAL_ISR_FUNCTION( halUart1TxIsr, UTX1_VECTOR )#endifif (isrCfg.txHead = isrCfg.txTail)IEN2 &= UTXxIE;isrCfg.txMT = 1;elseUTXxIF = 0;UxDBUF = isrCfg.txBufisrCfg.txHead+;if (isrCfg.txHead = HAL_UART_ISR_TX_MAX)isrCfg.txHead = 0;当发送缓冲区中没有数据要发送的时候，即 txHead 等于 txTail，此时将发送中断，将 txMT 标志位置 1，表示发送缓冲区为空，否则（有

13、数据要发送）将串口发送中断标志清零，然后往 UxDBUF 写数据。最后很重要的一个函数即串口轮询函数sic void HalUARTPollISR(void)if (isrCfg.uartCB != NULL)u16 cnt = HAL_UART_ISR_RX_AVAIL();u8 evt = 0;if (isrCfg.rxTick)/ Use the LSB of the sleep timer (ST0 must be readanyway).u8 decr = ST0 - isrCfg.rxShdw;if (isrCfg.rxTick decr)isrCfg.rxTick -= decr

14、;elseisrCfg.rxTick = 0;isrCfg.rxShdw = ST0;if (cnt = HAL_UART_ISR_RX_MAX-1)evt = HAL_UART_RX_FULL;else if (cnt = HAL_UART_ISR_HIGH)evt = HAL_UART_RX_ABOUT_FULL;else if (cnt & !isrCfg.rxTick)evt = HAL_UART_RX_TIMEOUT;if (isrCfg.txMT)isrCfg.txMT = 0;evt |= HAL_UART_TX_EMPTY;if (evt)isrCfg.uartCB(HAL_U

15、ART_ISR-1, evt);这个函数在上面说了是在系统每次循环的时候被调用。如果 rxTick 不为 0，则u8 decr = ST0 - isrCfg.rxShdw;if (isrCfg.rxTick decr)isrCfg.rxTick -= decr;elseisrCfg.rxTick = 0;ST0 表示睡眠定时器当前的计数值，而 rxShdw的是上次串口接收时候的计数值，这样 decr 就表示轮询了一次之后经过的时间，如果此时间比 rxTick 大就将 rxTick 清零，表示时间到了需要接收数据，否则就将 rxTick 值减去 decr，还要继续等待 rxTick-decr 这

16、么长时间。接下来 isrCfg.rxShdw=ST0;当前的睡眠定时器的值以便下一次轮询时候的比较。接下来便是串口事件if (cnt & !isrCfg.rxTick)evt = HAL_UART_RX_TIMEOUT;看这行代码，当 cnt 不为 0 且 rxTick 为 0 的时候则标志串口接收超件，最后if (evt)isrCfg.uartCB(HAL_UART_ISR-1, evt);如果有串口事件则调用回调函数，对缓冲区中的数据进行处理。以上便是 Z-STCAK 中串口驱动的 ISR 方式，如果有理解的地方还希望指示。串口在 ZigBee协议解决方案的开发过程中有很重要的作用。如果能

17、这个串口的工作原理，那么开发调试起来就会得心应手。Z-STACK之cc2530 串口驱动详解下式 DMA，实际上 Z-STACK 中就是采用的这种方式，看 hal_board_cfg.h本文介绍串口驱动的另文件中如下代码#if HAL_UART/ Always prefer to use DMA over ISR.#if HAL_DMA#ifndef HAL_UART_DMA#if (defined ZAPP_P1) | (defined ZTOOL_P1)#define HAL_UART_DMA 1#elif (defined ZAPP_P2) | (defined ZTOOL_P2)#de

18、fine HAL_UART_DMA 2#else#define HAL_UART_DMA 1#endif#endif#define HAL_UART_ISR 0#else#ifndef HAL_UART_ISR#if (defined ZAPP_P1) | (defined ZTOOL_P1)#define HAL_UART_ISR 1#elif (defined ZAPP_P2) | (defined ZTOOL_P2)#define HAL_UART_ISR 2#else#define HAL_UART_ISR 1#endif#endif#define HAL_UART_DMA 0#end

19、if/ Used to set P2 priority - USART0 over USART1 if bore defined.#if (HAL_UART_DMA = 1) | (HAL_UART_ISR = 1)#define HAL_UART_PRIPO0 x00#else#define HAL_UART_PRIPO0 x40#endif#else#define HAL_UART_DMA 0#define HAL_UART_ISR 0#endif可以看出 z-stack 中串口驱动使用的是 DMA 方式。上篇文章讲了 DMA 具体工作方式及原理，这里就说说串口是如何使用 DMA 的。先看

20、驱动源文件_hal_uart_dma.c先看一下串口 DMA 方式中很重要的一个结构体 uartDMACfg_ttypedef structu16 rxBufHAL_UART_DMA_RX_MAX;#if HAL_UART_DMA_RX_MAX 256u8 rxHead;u8 rxTail;#elseu16 rxHead;u16 rxTail;#endifu8 rxTick;u8 rxShdw;u8 txBuf2HAL_UART_DMA_TX_MAX;#if HAL_UART_DMA_TX_MAX callBackFunc;/ Only supporting subset of baudrat

21、e for code size - other issible.HAL_UART_ASSERT(config-baudRate = HAL_UART_BR_9600) |(config-baudRate = HAL_UART_BR_19200) |(config-baudRate = HAL_UART_BR_38400) |(config-baudRate = HAL_UART_BR_57600) |(config-baudRate = HAL_UART_BR_115200);if (config-baudRate = HAL_UART_BR_57600 |config-baudRate =

22、HAL_UART_BR_115200)UxBAUD = 216;elseUxBAUD = 59;switch (config-baudRate)case HAL_UART_BR_9600:UxGCR = 8;dmaCfg.txTick = 35; / (32768Hz / (9600bps / 10 bits)/ 10 bits include start and stits.break;case HAL_UART_BR_19200:UxGCR = 9;dmaCfg.txTick = 18;break;case HAL_UART_BR_38400:UxGCR = 10;dmaCfg.txTic

23、k = 9;break;case HAL_UART_BR_57600:UxGCR = 10;dmaCfg.txTick = 6;break;default:/ HAL_UART_BR_115200UxGCR = 11;dmaCfg.txTick = 3;break;/ 8 bits/char; no parity; 1 stit; stit hi.if (config-flowControl)UxUCR = UCR_FLOW | UCR_STOP;PxSEL |= HAL_UART_Px_CTS;/ DMA Rx is always on (self-resetting). So flow m

24、ust be controlled by the S/W polling theRx/ buffer level. Start by allowing flow.PxOUT &= HAL_UART_Px_RTS;PxDIR |= HAL_UART_Px_RTS;elseUxUCR = UCR_STOP;dmaCfg.rxBuf0 = *(volatile u8 *)DMA_UDBUF;/ Clear the DMA Rx trigger.HAL_DMA_CLEAR_IRQ(HAL_DMA_CH_RX);HAL_DMA_ARM_CH(HAL_DMA_CH_RX);osal_memset(dmaC

25、fg.rxBuf, (DMA_PAD 0 xFF), HAL_UART_DMA_RX_MAX*2);UxCSR |= CSR_RE;UxDBUF = 0; / Prime the DMA-ISR pump./ Initializet TX DMA is not pendingdmaCfg.txDMnding = FALSE;dmaCfg.txShdwValid = FALSE;首先根据配置设定 UART 的波特率及 txTick，如果采用流控制，则要设置 UxUCR、PxSEL、PxOUT、PxDIR。一般都没有采用硬件流控制。dmaCfg.rxBuf0 = *(volatile u8 *)D

26、MA_UDBUF;这行代码uart 的缓冲寄存器，其作用是清除Rx 的 DMA 触发。然后启动 Rx 的 DMA 传输，注意到初始化函数中有这段注释：/* The trick is to cfg DMA to xfer 2 bytes for every 1 byte of Rx.* The byte after the Rx Data Buffer is the Baud Cfg Register,* which always has a known value. So init Rx buffer to inverse oft* known value. DMA word xfer wil

27、l flip the bytes, so every valid Rx byte*he Rx buffer will be preceded by a DMA_PAD char equal to the* Baud Cfg Register value.*/所以将 DMA_PAD 0 xFF 填充整个 rxBuf，即 osal_memset(dmaCfg.rxBuf, (DMA_PAD 0 xFF),HAL_UART_DMA_RX_MAX*2);接着使能串口接收，将 UxDBUF 置 0，Prime the DMA-ISR pump，这一句不知体作用是什么。最后将 dmaCfg 的 txDMn

28、ding 和 txShdwValid 置为 FALSE。看看 HalUARTReadDMA 这个函数，它从 UART 中一些数据到 Buf 中，sic u16 HalUARTReadDMA(u8 *buf, u16 len)u16 cnt;for (cnt = 0; cnt = HAL_UART_DMA_RX_MAX)dmaCfg.rxHead = 0;PxOUT &= HAL_UART_Px_RTS; / Re-enable the flow on any read.return cnt;这个函数里面主要理解几个宏定义数据的时候是从 rxHead 位置开始，每读一个数据 rxHead就加 1

29、。串口在每次接收到一个数据时，是将其放在 rxBuf 每个 16 位字的前八位，后八位为 DMA_PAD，所以当该数据的高八位等于 DMA_PAD 时表明 rxBuf 中有数据了。#defineHAL_UART_DMA_NEW_RX_BYTE(IDX)(DMA_PAD=HI_U16(dmaCfg.rxBuf(IDX)根据 Rx 的 DMA 配置知道，串口每次接收一个数据完成时便触发 DMA 传输，此时将 U0DBUF 中的 8位数据传送到 rxBuf 中，rxBuf 中的数据位置是逐字增加的，假如串口接收到 10 个数据，则 rxBuf 中前 10 个位置便是这 10个数据，只是每个数据后面有

30、填充位为 DMA_PAD 。这里有一个不明白的地方：在初始化的时候 rxBuf中填充的是 DMA_PAD0 xFF,为什么将 HI_U16(dmaCfg.rxBuf(IDX)与 DMA_PAD 比较，且两者相同时就说明 rxBuf 中有数据了。然后就是每次串口接收数据将其发送到 rxBuf 中某个内存的低地址还是高地址，this is a problem！从宏定义上来看，串口中的数据和 DMA_PAD0 xFF 的值组成 16 位数，且串口中的数据位低八位，DMA_PAD0 xFF 为高八位。在数据后面加一个 PAD 位作用呢？Thinking.以上问题等想通了再l you。Come back

31、！HalUARTReadDMA 函数返回到数据的长度。接下来看看这个函数 HalUARTWriteDMA，其功能是将 buf 中的数据写进 txBuf，写的数据长度为lensic u16 HalUARTWriteDMA(u8 *buf, u16 len)u16 cnt;halSe_t his;u8 txIdx, txSel;/ Enforce all or none.if (len + dmaCfg.txIdxdmaCfg.txSel) HAL_UART_DMA_TX_MAX)return 0;HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(his);txSel = dmaCfg.txS

32、el;txIdx = dmaCfg.txIdxtxSel;HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(his);for (cnt = 0; cnt len; cnt+)dmaCfg.txBuftxSeltxIdx+ = bufcnt;HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(his);if (txSel != dmaCfg.txSel)HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(his);txSel = dmaCfg.txSel;txIdx = dmaCfg.txIdxtxSel;for (cnt = 0; cnt HAL_UART_DMA_TX_MAX) retu

33、rn 0; 如果要写入的数据加上 rxBuf 中的数据长度大于 HAL_UART_DMA_TX_MAX，则直接返回 0，此时不能写入数据txSel = dmaCfg.txSel;txIdx = dmaCfg.txIdxtxSel;局部变量 txSel 和 txIdx 分别暂存 dmaCfg 中的 txSel 和 txIdx。for (cnt = 0; cnt decr)dmaCfg.rxTick -= decr;dmaCfg.rxShdw = ST0;elsedmaCfg.rxTick = 0;cnt = HalUARTRxAvailDMA();elsedmaCfg.rxTick = 0;if

34、 (cnt = HAL_UART_DMA_FULL)evt = HAL_UART_RX_FULL;else if (cnt = HAL_UART_DMA_HIGH)evt = HAL_UART_RX_ABOUT_FULL;PxOUT |= HAL_UART_Px_RTS;else if (cnt & !dmaCfg.rxTick)evt = HAL_UART_RX_TIMEOUT;if (dmaCfg.txMT)dmaCfg.txMT = FALSE;evt |= HAL_UART_TX_EMPTY;if (dmaCfg.txShdwValid)u8 decr = ST0;decr -= dm

35、aCfg.txShdw;if (decr dmaCfg.txTick)/ No protection for txShdwValid is required/ because while the shadow was valid, DMA ISR cannot be triggered/ to cause concurrent acs to this variable.dmaCfg.txShdwValid = FALSE;if (dmaCfg.txDMnding & !dmaCfg.txShdwValid)/ UART TX DMA is expected to be fired and en

36、ough time has lapsed since last DMA ISR/ to knowt DBUF can be overwrittenhalDMADesc_t *ch = HAL_DMA_GET_DESC1234(HAL_DMA_CH_TX);halSe_tSe;/ Clear the DMnding flagdmaCfg.txDMnding = FALSE;HAL_DMA_SET_SOURCE(ch, dmaCfg.txBufdmaCfg.txSel);HAL_DMA_SET_LEN(ch, dmaCfg.txIdxdmaCfg.txSel);dmaCfg.txSel = 1;H

37、AL_ENTER_CRITICAL_SECTION(Se);HAL_DMA_ARM_CH(HAL_DMA_CH_TX);doasm(NOP); while (!HAL_DMA_CH_ARMED(HAL_DMA_CH_TX);HAL_DMA_CLEAR_IRQ(HAL_DMA_CH_TX);HAL_DMA_MAN_TRIGGER(HAL_DMA_CH_TX);HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(Se);if (evt & (dmaCfg.uartCB != NULL)dmaCfg.uartCB(HAL_UART_DMA-1, evt);这个 poll 函数即轮询发送缓冲区也轮询接

38、收缓冲区。第一个 if 语句里面判断接收缓冲区中是否有数据，如果有则 tail = findTail()，找到缓冲区数据的末位置，如果 dmaCfg.rxTail != tail，则还有数据要传输，分别设置 dmaCfg.rxShdw 和 dmaCfg.rxTick，这两个成员跟串口驱动 ISR 方式中 isrCfg 的这两个成员意义相同，这里不再赘余。如果没有数据需要接收了，则判断 dmaCfg.rxTick 是否为 0，如果不为 0，则将其置为减去上次轮询的时候到本次程序跑的时间的值，decr 为程序跑的时间，如果 rxTick 大于decr，则说明还没有到进行数据传输的时间，如果小于则时

39、间到了将 rxTick 置为 0，在下一次轮询的时候，则可以调用回调函数接收缓冲区的数据了。该代码块最后调用HalUARTRxAvailDMA()计算出接收缓冲区的有效数据的长度。如果 HAL_UART_DMA_NEW_RX_BYTE 判断的结果是缓冲区没有数据，则仅将 txTick 置为 0。第二个 if 语句若 cnt = HAL_UART_DMA_FULL，则置串口事件 HAL_UART_RX_FULL 表示缓冲区已满。接下来如果 cnt 不等于 0，且 dmaCfg.rxTick 为 0，则置串口事件 HAL_UART_RX_TIMEOUT 表示到了缓冲区数据的事件，赶紧调用串口回调函

40、数吧！if (dmaCfg.txMT)dmaCfg.txMT = FALSE;evt |= HAL_UART_TX_EMPTY;txMT 标志发送缓冲区是否为空，为 TRUE 为空，置为 HAL_UART_TX_EMPTY 事件。接下来两个 if 语句。if (dmaCfg.txShdwValid)u8 decr = ST0;decr -= dmaCfg.txShdw;if (decr dmaCfg.txTick)/ No protection for txShdwValid is required/ because while the shadow was valid, DMA ISR ca

41、nnot be triggered/ to cause concurrent acs to this variable.dmaCfg.txShdwValid = FALSE;txShdValid 这个成员变量是对发送缓冲区有效的，即如果为 true，则发送数据只有经过 txTick 时间之后才能进行数据传输，否则则说明 txTick 时间已到，这个 txTick 是串口初始化的时候就已经确定的，是个定值，跟 rxTick 不一样。所以就定义了 txShdwValid 这个成员变量。第二个 if 语句就先判断 txDMnding 和 txShdwValid，如果前者为 TRUE，后者为 FALS

42、E，则 UARTTX DMA is expected to be fired and enough time has lapsed since last DMA ISR to knowtDBUF can be overwritten；真正发送数据到 UxDBUF 中 是在这里面进行的！因为这里重新配置了 TX的 DMA 配置描述符，有一句代码 HAL_DMA_MAN_TRIGGER(HAL_DMA_CH_TX);手动开启 DMA 传输，则数据直接从 dmaCfg.txBufdmaCfg.txSel传输到 UxDBUF 中，dmaCfg.txSel=1;这一句代码有一点不解，意思是将 txSel

43、 取为另一个缓冲区，但是这是为何呢！最后一个 if 语句是 evt 不为空且回调函数不为空时，调用串口的回调函数！最后看一下这个 TX 的 DMA 中断程序void HalUARTIsrDMA(void)HAL_DMA_CLEAR_IRQ(HAL_DMA_CH_TX);/ Indicatet the other buffer is free now.dmaCfg.txIdx(dmaCfg.txSel 1) = 0;dmaCfg.txMT = TRUE;/ Set TX shadowdmaCfg.txShdw = ST0;dmaCfg.txShdwValid = TRUE;/ If there is more Tx data ready to go, re-start the DMA immediay o