LPUART串口詳解

LPUART是低功耗UART，它是Kinetis系列晶元（單片機）所支持的新型UART。與傳統的UART不同的是，它可以在不同的低功耗模式下操作，同時支持更高的波特率。本文將會從以下幾個方面對LPUART串口進行詳細闡述。

一、LPUART基礎介紹

LPUART是一種帶有衝突檢測特性的USART，主要用於處理非同步串列通信。LPUART與傳統的UART類似，但是它支持更高的波特率，並且可以在低功耗模式下工作，這使得它非常適合用於那些對功耗要求較高的應用場合。在Kinetis系列晶元中，LPUART是內置的，同時也支持多個串口通信。LPUART的特點包括：

支持非同步通信，包括8位和9位數據位模式
支持可編程波特率發生器，可以支持幾乎任何波特率
支持單個起始位或兩個起始位模式
支持奇偶校驗和無校驗模式
支持支持多種中斷模式和DMA傳輸模式

下面是LPUART的初始化函數，其中包含了LPUART的基本配置。

void LPUART_Init(LPUART_Type* base, const lpuart_config_t* config, uint32_t srcClock_Hz)
{
    assert(config != NULL);

    uint32_t baudRate_Bps;
    uint32_t osr, sbr;

    if ((config->parityMode == kLPUART_ParityDisabled) && (config->stopBitCount == kLPUART_OneStopBit) && (config->bitCountPerChar == kLPUART_EightBitsPerChar))
    {
        /* Calculate baudrate */
        baudRate_Bps = config->baudRate_Bps;

        /* Get the OSR value */
        osr = (((base->BAUD & LPUART_BAUD_OSR_MASK) >> LPUART_BAUD_OSR_SHIFT) + 1U);

        /* Calculate the sbr value using OSR and baud rate */
        sbr = (srcClock_Hz / (baudRate_Bps * osr));
        base->BAUD = LPUART_BAUD_OSR(osr - 1U) | LPUART_BAUD_SBR(sbr);
    }
    else
    {
        /* Configure parity/sb/char */
        base->CTRL = (base->CTRL & ~(LPUART_CTRL_PE_MASK | LPUART_CTRL_PT_MASK | LPUART_CTRL_M_MASK)) | LPUART_CTRL_PE((config->parityMode != kLPUART_ParityDisabled ? 1UL : 0UL)) | LPUART_CTRL_PT((config->parityMode == kLPUART_ParityOdd ? 1UL : 0UL)) | LPUART_CTRL_M((config->bitCountPerChar == kLPUART_EightBitsPerChar ? 0UL : 1UL));

        /* Calculate baud rate */
        baudRate_Bps = config->baudRate_Bps;

        /* Calculate sbr */
        sbr = srcClock_Hz / (baudRate_Bps * ((base->BAUD & LPUART_BAUD_OSR_MASK) + 1U));
        base->BAUD = LPUART_BAUD_SBR(sbr);
    }
}

二、LPUART中斷使用

LPUART可以使用中斷來實現數據接收和發送的非同步操作。為了實現中斷操作，需要開啟LPUART的中斷使能，並且配置中斷處理函數。對於接收中斷，需要配置相應的中斷觸發條件，例如接收緩衝區非空時觸發中斷。當中斷觸發時，中斷處理函數會自動被調用，從而執行相應的接收或發送操作。下面是一個LPUART的中斷髮送和接收函數的例子：

void LPUART_TransferCreateHandle(LPUART_Type *base, lpuart_handle_t *handle, lpuart_transfer_callback_t callback, void *userData)
{
    uint32_t instance;

    /* Zero the handle. */
    memset(handle, 0, sizeof(*handle));

    /* Get the instance number */
    instance = LPUART_GetInstance(base);

    /* Save LPUART base and context used in IRQ handler */
    s_lpuartBases[instance] = base;
    s_lpuartHandle[instance] = handle;

    /* Enable interrupt in NVIC. */
    EnableIRQ(s_lpuartIRQ[instance]);

    /* Save callback and user data. */
    handle->callback = callback;
    handle->userData = userData;
}

三、LPUART DMA使用

LPUART還可以使用DMA來實現數據的接收和發送。DMA可以大大減小CPU的負載，同時也可以提高數據傳輸的效率。為了使用DMA來實現LPUART的數據傳輸，需要重新配置DMA模塊的通道、配置DMA傳輸模式以及DMA中斷處理函數等。下面是一個LPUART的DMA發送和接收函數的例子：

static void LPUART_TransferCompleteSendDMACallback(dma_handle_t *handle, void *userData, bool transferDone, uint32_t tcds)
{
    lpuart_dma_handle_t *lpuartHandle = (lpuart_dma_handle_t *)userData;

    /* Disable LPUART TX DMA. */
    LPUART_TransferAbortSendDMA(lpuartHandle->base, lpuartHandle);

    /* Invoke callback. */
    if (lpuartHandle->callback)
    {
        lpuartHandle->callback(lpuartHandle, kStatus_LPUART_TxIdle, lpuartHandle->userData);
    }
}

四、LPUART應用實例

LPUART可以在多種應用場合中使用，例如醫療、智能家居、工業控制等領域。下面是一個LPUART應用的例子，該例子演示如何使用LPUART來實現兩種不同的數據傳輸方式。其中一種是通過中斷實現，另一種是通過DMA實現。

#include "fsl_lpuart.h"

#include "fsl_debug_console.h"

#include "board.h"
#include "fsl_dma.h"
#include "fsl_dmamux.h"
#include "fsl_common.h"
/*******************************************************************************
 * Definitions
 ******************************************************************************/
#define DEMO_USART USART0
#define DEMO_USART_CLK_SRC kCLOCK_MainClk
#define DEMO_USART_CLK_FREQ CLOCK_GetFreq(kCLOCK_MainClk)
#define EXAMPLE_UART UART0
#define USART_IRQHandler FLEXCOMM0_IRQHandler
#define USART_IRQ FLEXCOMM0_IRQn
#define LPUART_DMA_DMAMUX_BASEADDR DMAMUX
#define LPUART_DMA_BASEADDR DMA0
#define LPUART_TX_DMA_CHANNEL 0U
#define LPUART_RX_DMA_CHANNEL 1U
#define LPUART_TX_DMA_REQUEST kDmaRequestMuxLPUART0Tx
#define LPUART_RX_DMA_REQUEST kDmaRequestMuxLPUART0Rx
#define LPUART_DMA_TX_COMPLETE_IRQn DMA0_Channel0_IRQn
#define LPUART_DMA_RX_COMPLETE_IRQn DMA0_Channel1_IRQn
#define LPUART_DMA_TX_COMPLETE_HANDLER DMA0_Channel0_IRQHandler
#define LPUART_DMA_RX_COMPLETE_HANDLER DMA0_Channel1_IRQHandler
typedef enum _lpuart_dma_mode
{
 kLPUART_UartPolling, /*!< LPUART polling operation mode */
 kLPUART_UartInterrupt, /*!< LPUART interrupt operation mode */
 kLPUART_UartDma /*!< LPUART DMA operation mode */
} lpuart_dma_mode_t;
/*******************************************************************************
 * Prototypes
 ******************************************************************************/
/*******************************************************************************
 * Variables
 ******************************************************************************/
AT_NONCACHEABLE_SECTION_INIT(static uint8_t g_tipString[]) = "LPUART DMA example\r\nSend back received data.\r\n";
static lpuart_dma_mode_t s_dmaMode; /*!< LPUART DMA mode. */
static lpuart_transfer_t s_sendXfer; /* LPUART send data structure */
static lpuart_transfer_t s_receiveXfer; /* LPUART receive data structure */
static lpuart_handle_t s_lpuartHandle; /*!< Handler for LPUART driver */
static volatile bool s_lpuartTxIdle = false; /*!< LPUART transfer completed flag. */
static volatile bool s_lpuartRxIdle = false; /*!DATA, s_bufferLpuart, 1, sizeof(uint8_t), kDMA_PeripheralToMemory);
 DMA_SubmitTransfer(&s_rxHandle);
 DMA_StartTransfer(&s_rxHandle);
 s_lpuartRxCompleteCount++;
}
void LPUART_DMA_TX_COMPLETE_HANDLER(void)
{
 s_lpuartTxIdle = true;
 s_lpuartTxCompleteCount++;
}
void LPUART_DmaUserCallback(LPUART_Type *base, lpuart_dma_handle_t *handle, status_t status, void *userData)
{
 if (kStatus_LPUART_TxIdle == status)
 {
 s_lpuartTxIdle = true;
 }
 if (kStatus_LPUART_RxIdle == status)
 {
 s_lpuartRxIdle = true;
 }
}
void LPUART_SendDataBlocking(LPUART_Type *base, const uint8_t *data, size_t length)
{
 size_t i = 0;
 while (i STAT & LPUART_STAT_TDRE_MASK))
 {
 }
 base->DATA = data[i++];
 }
}
status_t LPUART_RecvDataBlocking(LPUART_Type *base, uint8_t *data, size_t length)
{
 size_t i = 0;
 while (i STAT & LPUART_STAT_RDRF_MASK))
 {
 }
 data[i++] = base->DATA;
 }
 return kStatus_Success;
}
void LPUART_TransferInit(LPUART_Type *base, lpuart_dma_handle_t *handle, lpuart_dma_mode_t mode, uint8_t *ringBuffer,
 uint32_t ringBufferSize)
{
 lpuart_transfer_t xfer;
 memset(handle, 0, sizeof(*handle));
 handle->dmaHandle = &s_txHandle;
 handle->ringBuffer = ringBuffer;
 handle->rxRingBufferIndex = 0;
 handle->rxRingBufferSize = ringBufferSize;
 switch (mode)
 {
 case kLPUART_UartDma:
 LPUART_TransferCreateHandleDMA(base, handle, LPUART_DmaUserCallback, NULL, &s_dmamuxRxHandle, &s_dmamuxTxHandle);
 handle->mode = kLPUART_UartDma;
 break;
 case kLPUART_UartInterrupt:
 LPUART_TransferCreateHandle(base, handle, LPUART_UserCallback, NULL);
 NVIC_SetPriority(DEMO_USART_IRQ, 2U);
 handle->mode = kLPUART_UartInterrupt;
 break;
 case kLPUART_UartPolling:
 xfer.data = handle->ringBuffer;
 xfer.dataSize = 1;
 LPUART_TransferSendNonBlocking(base, &s_sendXfer);
 handle->mode = kLPUART_UartPolling;
 break;
 default:
 break;
 }
}
void DEMO_LPUART_Transfer(void)
{
 lpuart_config_t config;
 uint32_t srcClock_Hz;
 s_lpuartTxIdle = false;
 s_lpuartRxIdle = false;
 /*
 * config.baudRate_Bps = 115200U;
原創文章，作者：CQMAG，如若轉載，請註明出處：https://www.506064.com/zh-tw/n/334687.html

LPUART串口詳解

一、LPUART基礎介紹

二、LPUART中斷使用

三、LPUART DMA使用

四、LPUART應用實例

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