HCIA-HarmonyOS设备开发认证V2.0-IOT硬件子系统-UART

news2024/11/29 6:27:37

在这里插入图片描述

一、UART 概述

UART 是通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）的缩写，是通用串行数据总线，用于异步通信，该总线双向通信，可以实现全双工传输。UART 应用比较广泛，常用于输出打印信息，也可以外接各种模块，如 GPS、蓝牙等。

异步通信

异步通信中，数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。异步通信以一个字符为传输单位，通信中两个字符间的时间间隔是不固定的，然而在同一个字符中的两个相邻位代码间的时间间隔是固定的。

全双工传输（Full Duplex）

此通信模式允许数据在两个方向上同时传输，它在能力上相当于两个单工通信方式的结合。全双工可以同时进行信号的双向传输。

UART 设备的连接示意图如下：

请添加图片描述

TX：发送数据端，和对端的 RX 相连。
RX：接收数据端，和对端的 TX 相连。
RTS：发送请求信号，用于指示本设备是否准备好，可以接收数据，和对端 CTS 相连。
CTS：允许发送信号，用于判断是否可以向对端发送数据，和对端 RTS 相连。

UART 通信之前，收发双方需要约定好：波特率、数据格式。

波特率：指信息传输到信道的速率。例如：9600、961200、115200 等。
数据格式：一帧数据由起始位、数据位、校验位、停止位组成。

UART 通信过程中，UART 通过 TX 发送数据给对端，通过 RX 接收对端数据。当 UART 接收缓存达到预定的门限值时，RTS 变为不可发送数据，对端的 CTS 检测到不可发送数据的信号，则停止发送数据。

UART 在进行数据传输时的数据格式如下：

请添加图片描述

UART 操作流程如下：

请添加图片描述

二、UART 模块相关API

头文件路径：base/iothardware/peripheral/interfaces/inner_api/iot_uart.h

接口函数	描述
unsigned int IoTUartInit(unsigned int id, const IotUartAttribute *param);	初始化UART
unsigned int IoTUartDeinit(unsigned int id);	清除初始化UART
int IoTUartWrite(unsigned int id, const unsigned char *data, unsigned int dataLen);	UART写操作
int IoTUartRead(unsigned int id, unsigned char *data, unsigned int dataLen);	UART读操作

三、UART 接口调用实例

//代码功能：定义了 UART 接口功能以及 UART 相关参数，GPIO_00 号口作为 UART1_TXD 模式以及 UART 相关参数，最后进行读写操作。

#include "iot_uart.h"
IotUartAttribute uart_attr = {
.baudRate = 9600, //波特率
.dataBits = 8, //数据位
.stopBits = 1, //停止位
.parity = 0, //优先级
};

IoTUartInit(UART1_TXD, &uart_attr);
IoTUartWrite(UART1_TXD, data, strlen(data));
IoTUartRead(UART1_TXD, buff, BUFF_SIZE);

四、UART HDF驱动开发

在HDF框架中，UART接口适配模式采用独立服务模式（如图3所示）。在这种模式下，每一个设备对象会独立发布一个设备服务来处理外部访问，设备管理器收到API的访问请求之后，通过提取该请求的参数，达到调用实际设备对象的相应内部方法的目的。独立服务模式可以直接借助HDF设备管理器的服务管理能力，但需要为每个设备单独配置设备节点，增加内存占用。

独立服务模式下，核心层不会统一发布一个服务供上层使用，因此这种模式下驱动要为每个控制器发布一个服务，具体表现为：

驱动适配者需要实现HdfDriverEntry的Bind钩子函数以绑定服务。

device_info.hcs文件中deviceNode的policy字段为1或2，不能为0。

UART模块各分层作用：

接口层提供打开UART设备、UART设备读取指定长度数据、UART设备写入指定长度数据、设置UART设备波特率、获取设UART设备波特率、设置UART设备属性、获取UART设备波特率、设置UART设备传输模式、关闭UART设备的接口。

核心层主要提供UART控制器的创建、移除以及管理的能力，通过钩子函数与适配层交互。

适配层主要是将钩子函数的功能实例化，实现具体的功能。

图 3 UART独立服务模式结构图

请添加图片描述