UART

概述

Ameba 系列产品支持 UART 接口，能够进行异步串行全双工通信。

功能特性

• 支持多种 UART 数据格式

• 可配置的接收时钟，支持低功耗接收模式

• 支持硬件自动流控

• 支持接收信号去抖

• 支持接收波特率监控与校正

• 支持串行红外编码与解码

• 操作模式

  • 轮询模式

  • 中断模式

  • DMA 模式

收发时钟

发送时钟与波特率

• 时钟：XTAL40M

• 波特率：110bps - 8Mbps

接收时钟与波特率

接收时钟包括 XTAL40M、OSC2M 和 XTAL2M, 支持的接收时钟如下所示：

RTL8721DxRTL8720ERTL8726ERTL8713ERTL8730E

支持的接收时钟包括 XTAL40M 时钟和 OSC2M 时钟。

接收时钟对应的波特率范围如下表所示：

接收时钟	XTAL40M（默认）	OSC2M	XTAL2M
波特率	110bps - 8Mbps	110bps - 115200bps	110bps - 115200bps

工作模式

根据需要，可配置 UART 工作在以下三种模式：

轮询模式

这是最基础的工作模式。CPU 通过轮询 UART 的状态寄存器，然后根据需要读写 FIFO 缓冲区，以实现数据的收发。

适用对实时性要求较低的小规模数据传输。

中断模式

当满足配置的触发条件时，UART 硬件会发送中断信号通知 CPU 处理相关事务。

该方式无需频繁轮询，使得 CPU 占用率降低且响应速度更快。

DMA 模式

通过 UART 与 DMA 握手机制，由 DMA 控制器负责数据传输，减轻 CPU 的处理负担。

适用于需处理大量数据的应用，如音视频流处理、大数据传输等情境。

• UART 通过 DMA 模式发送数据，过程由 GDMA 控制。

• UART 通过 DMA 模式接收数据，过程由 GDMA 或 UART 控制:

  • 如果开发者需要接收 固定长度 的数据，可以利用 GDMA 控制 UART DMA 。

  • 如果开发者需要接收 不固定长度 的数据，可以利用 UART 控制 UART DMA 。

备注

• 关于使用 DMA 模式传输的注意事项，请参考 DMA 和缓存 介绍。

• 关于使用 UART DMA 接收的不同方式，请参考 应用示例 中的内容。

硬件自动流控

UART 支持硬件自动流控，通过请求发送 RTS 信号和清除发送 CTS 信号，自动控制数据的传输，避免数据丢失或溢出。

硬件自动流控的收发双方设备连接如图所示：

UART 自动流控信号连接

备注

nRTS 信号和 nCTS 信号为低电平有效。

自动请求发送

• 设备 A 在准备好接收数据时将其 RTS 线置为低电平，通知设备 B 可以发送数据。

• 当设备 A 的接收 FIFO 中的数据量达到配置阈值时，RTS 线被置为高电平，通知设备 B 不要再发送数据。

• 当设备 A 的接收 FIFO 中的数据量减少到一定程度，RTS 线被置为低电平，通知设备 B 可以继续发送数据。

备注

• RTS 线一旦被拉高，再次拉低的时刻取决于接收 FIFO 中的数据量。

RTL8721DxRTL8720ERTL8726ERTL8713ERTL8730E

• 接收 FIFO 完全为空 时，RTS 线才会被置为低电平。

自动清除发送

设备 A 监控来自设备 B 的 CTS 信号，以判断是否继续发送数据:

• 当 CTS 信号为低电平，设备 A 可以发送数据。

• 当 CTS 信号为高电平，设备 A 不发送数据。

应用示例

SDK 提供了两类功能示例，帮助开发者了解和使用 UART 功能：

• mbed 示例

  • 路径：{SDK}\component\example\peripheral\mbed\UART\{demo}

  • 展示如何在 mbed 环境中实现 UART 控制。

• raw 示例

  • 路径：{SDK}\component\example\peripheral\raw\UART\{demo}

  • 展示如何在无抽象层的情况下直接控制 UART。

以下是对 raw 示例功能的简要说明：

• raw_uart_poll_trx 演示使用 UART 轮询 工作模式收发数据；

• raw_uart_poll_autoctrl 演示使用 UART 轮询 工作模式通过 自动流控 收发大量数据；

• raw_uart_int_trx 演示使用 UART 中断 工作模式收发数据；

• raw_uart_int_stream 演示使用 UART 中断 工作模式收发大量数据；

• raw_uart_int_rx_timeout 演示使用 UART 中断 工作模式收发数据并 避免超时 ；

• raw_uart_dma_clock 演示使用 UART DMA 工作模式发送数据；

• raw_uart_dma_stream 演示使用 UART DMA 工作模式收发 固定数量 的数据；

• raw_uart_dma_rx_fc 演示使用 UART DMA 工作模式收发 不固定数量 的数据。

备注

要了解示例支持的芯片，请查看示例路径下的 README.md 文件。

API 参考

要详细了解和使用相关 API，请参阅 {SDK}\component\soc\amebaxxxx\fwlib\include\ameba_uart.h 。

常见问题排查

通过 UART 唤醒丢数据

现象	向UART发送数据唤醒系统，唤醒后发现丢失了部分数据
原因	接收FIFO大小有限，发送数据太长时，系统来不及处理，只能保留一部分数据
解决方法	调整唤醒数据长度，不能大于接收FIFO大小 先利用dummy字符唤醒系统，再发送有效数据

UART 利用 DMA 接收数据时越界

现象	在RTL8721Dx/RTL8720E/RTL8726E/RTL8713E/RTL8730E上， 运行raw_uart_dma_rx_fc示例进行数据接收时，数据量超出buffer范围
原因	UART控制DMA接收时，电路不会对数据量做限制
解决方法	运行raw_uart_dma_stream示例并打开宏UART_USE_GTIMER_TO， 开发者可以在连续接收的前提下，接收不超过指定数量的数据