瑞萨RA6M3开发实践指南-UART实践

1.背景说明

本文是参考`瑞萨RA6M3开发实践指南`文章教程，基于瑞萨HMI-Board BSP :1.1.1 版本 RT-Thread 5.0.1 版本操作步骤进行记录，整理成的文档。

1.1 本章内容

使用RT-Thread Studio创建开发板的程序，编写UART的程序，实现串口打印数据的功能，同时使用Finsh Shell控制开发板上的LED。

1.2 模块介绍

开发板上提供了两个串口连接，分别是在P109和P110的串口9，通过调试器的虚拟串口与上位机通讯。（UART9 为默认日志输出端口）

另一个串口位于P205和P206的串口4，TXD和RXD引脚引出到Ardinuo接口上，在开发板上也直接标出了。

1.3 开发软件

根据《实践指南说明》安装fsp3.5.0和RT-Thread Studio(2.2.6)。

2. 步骤说明

安装好开发环境后，首先对RT-Thread Studio的SDK Manager中安装包进行检查，确定相关的软件支持包已经安装。

2.1.新建工程

点击工具栏中的文件->新建->RT-Thread项目

选择目标开发板以及工程默认位置，这里一定要选择HMI_Board，对应的BSP版本为1.1.1。

点击完成后，就可以得到一个打印信息、支持Finsh以及一秒钟翻转LED的程序。

这个程序是一个完整的程序，点击编译后可以直接下载运行。在此基础上我们就可以根据自己的需要编写相应的驱动程序。

由RT-Thread Studio创建的软件工程本身就是一个演示了LED翻转和串口功能的例程，我们上来就可以得到可以运行的使用了串口输出信息的程序。需要注意的是，rtthread为了方便开发者调试，在系统中嵌入了Finsh这个简易的控制台程序，根据用户使能的模块提供了不同的控制指令。新创建的工程编译通过后，利用板载的daplink将固件烧写到开发板上。

其中list的功能很多，后面跟随不同的参数可以实现不同的功能。

如图所示，可以产看当前系统中的线程、定时器、信号量、互斥量、事件、邮箱、消息队列以及设备的实例个数。可以帮助开发者掌握当前系统的运行状态。另外reboot功能可以减少设备上下电的次数，方便远程调试。

Finsh的除了上述已经定义好的功能，还支持自定义函数，可以帮助开发者自定义一些测试函数，方便针对特定情境进行测试。

开发板默认使用uart9作为调试串口，在开发板上的Ardinuo接口上，引出了uart4。开发板默认是不开启uart4，为了能使用uart4，首先使用FSP工具配置相关的引脚。

点击工程中的RA Smart Configurator，可以启动代码配置工具对MCU的外设进行配置。

在Stack栏中的New Stack->Connnectivity->UART添加新的UART实例。

修改General栏中的通道和设备名称

在Pins引脚栏中设定使用的引脚和引脚的工作模式。

点击右上角 “Generate Project Content”，即可关闭FSP工具。

回到工程中点击RT-Thread Settings，对工程中要使用的硬件进行配置。

在配置界面的硬件一栏中勾选Enable UART4,

保存文件后，就可以在工程中添加uart4，并在工程调用相关的串口函数。

2.2. 编写测试程序

通过串口发送字符串，是嵌入式应用中的基本程序，检验串口是否正常工作。在hal_entry.c中添加以下代码：

/*
 * Copyright (c) 2006-2023, RT-Thread Development Team
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 *
 * Change Logs:
 * Date           Author        Notes
 * 2021-10-10     Sherman       first version
 */

#include 
#include "hal_data.h"
#include 

#define LED_PIN    BSP_IO_PORT_02_PIN_09 /* Onboard LED pins */

#define SAMPLE_UART_NAME       "uart4"    /* 串口设备名称 */
static rt_device_t serial;                /* 串口设备句柄 */
char str[] = "hello RT-Thread!\r\n";

void hal_entry(void)
{
    rt_kprintf("\nHello RT-Thread!\n");
    /* 查找串口设备 */
        serial = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME);

        rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_RX_NON_BLOCKING | RT_DEVICE_FLAG_TX_BLOCKING); // 串口设备使用模式为 (发送阻塞 接收非阻塞) 模式

    while (1)
    {
        rt_pin_write(LED_PIN, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(500);
        rt_pin_write(LED_PIN, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(500);
        /* 发送字符串 */
        rt_device_write(serial, 0, str, (sizeof(str) - 1));
    }
}

硬件连接如图：

下面使用Finsh的自定义功能实现uart4的回环功能。具体的代码如下:

#include 
#include "hal_data.h"
#include 

#define LED_PIN    BSP_IO_PORT_02_PIN_09 /* Onboard LED pins */

void hal_entry(void)
{
    while (1)
    {
        rt_pin_write(LED_PIN, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(500);
        rt_pin_write(LED_PIN, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(500);
    }
}

#include 
#include 

#define SAMPLE_UART_NAME       "uart4"      /* 串口设备名称 */

/* 串口接收消息结构 */
struct rx_msg
{
    rt_device_t dev;
    rt_size_t size;
};
/* 串口设备句柄 */
static rt_device_t serial;
/* 消息队列控制块 */
static struct rt_messagequeue rx_mq;

/* 接收数据回调函数 */
static rt_err_t uart_input(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
    struct rx_msg msg;
    rt_err_t result;
    msg.dev = dev;
    msg.size = size;

    result = rt_mq_send(&rx_mq, &msg, sizeof(msg));
    if (result == -RT_EFULL)
    {
        /* 消息队列满 */
        rt_kprintf("message queue full！\n");
    }
    return result;
}

static void serial_thread_entry(void *parameter)
{
    struct rx_msg msg;
    rt_err_t result;
    rt_uint32_t rx_length;
    static char rx_buffer[1024 + 1];

    while (1)
    {
        rt_memset(&msg, 0, sizeof(msg));
        /* 从消息队列中读取消息 */
        result = rt_mq_recv(&rx_mq, &msg, sizeof(msg), RT_WAITING_FOREVER);
        rt_kprintf("recv result = %d \r\n",result);
        if (result > 0)
        {
            /* 从串口读取数据 */
            rx_length = rt_device_read(msg.dev, 0, rx_buffer, msg.size);
            rx_buffer[rx_length] = '\0';
            /* 通过串口设备 serial 输出读取到的消息 */
            rt_device_write(serial, 0, rx_buffer, rx_length);
            /* 打印数据 */
//            rt_kprintf("%s\n",rx_buffer);
        }
    }
}

static int uart_dma_sample(int argc, char *argv[])
{
    rt_err_t ret = RT_EOK;
    char uart_name[RT_NAME_MAX];
    static char msg_pool[1024];
    char str[] = "hello RT-Thread!\r\n";

    if (argc == 2)
    {
        rt_strncpy(uart_name, argv[1], RT_NAME_MAX);
    }
    else
    {
        rt_strncpy(uart_name, SAMPLE_UART_NAME, RT_NAME_MAX);
    }

    /* 查找串口设备 */
    serial = rt_device_find(uart_name);
    if (!serial)
    {
        rt_kprintf("find %s failed!\n", uart_name);
        return RT_ERROR;
    }

    /* 初始化消息队列 */
    rt_mq_init(&rx_mq, "rx_mq",
               msg_pool,                 /* 存放消息的缓冲区 */
               sizeof(struct rx_msg),    /* 一条消息的最大长度 */
               sizeof(msg_pool),         /* 存放消息的缓冲区大小 */
               RT_IPC_FLAG_FIFO);        /* 如果有多个线程等待，按照先来先得到的方法分配消息 */

    /* 以 DMA 接收及轮询发送方式打开串口设备 */
    rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_RX_NON_BLOCKING | RT_DEVICE_FLAG_TX_BLOCKING);
    /* 设置接收回调函数 */
    rt_device_set_rx_indicate(serial, uart_input);
    /* 发送字符串 */
    rt_device_write(serial, 0, str, (sizeof(str) - 1));
    /* 创建 serial 线程 */
    rt_thread_t thread = rt_thread_create("serial", serial_thread_entry, RT_NULL, 1024, 25, 10);
    /* 创建成功则启动线程 */
    if (thread != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(thread);
    }
    else
    {
        ret = RT_ERROR;
    }

    return ret;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(uart_dma_sample, uart device dma sample);

测试效果如图所示：

4.章节总结

使用RT-Thread和FSP进行开始还是很方便的，在FSP中修改相关引脚的功能，RT-Thread中使用配置工具对BSP进行使能。同时RT-Thread官网上还有详细的文档和示例代码，帮助新手快速搭建工程和入门嵌入式开发是一个不错的选择。