Harmony鸿蒙南向驱动开发-UART接口使用

功能简介

UART指异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），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。

两个UART设备的连接示意图如下，UART与其他模块一般用2线（图1）或4线（图2）相连，它们分别是：

  • 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，可接受数据，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。

图 1 2线UART设备连接示意图

2线UART设备连接示意图

图 2 4线UART设备连接示意图

4线UART设备连接示意图

UART通信之前，收发双方需要约定好一些参数：波特率、数据格式（起始位、数据位、校验位、停止位）等。通信过程中，UART通过TX发送给对端数据，通过RX接收对端发送的数据。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，则停止发送数据。

UART接口定义了操作UART端口的通用方法集合，包括：

  • 打开/关闭UART设备

  • 读写数据

  • 设置/获取UART设备波特率

  • 设置/获取UART设备属性

基本概念

  • 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。

运作机制

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

UART独立服务模式结构图

约束与限制

UART模块UartSetTransMode接口设置传输模式在Linux中不支持，仅为空实现。

使用指导

场景介绍

UART模块应用比较广泛，主要用于实现设备之间的低速串行通信，例如输出打印信息，当然也可以外接各种模块，如GPS、蓝牙等。

接口说明

UART模块提供的主要接口如表1所示，具体API详见//drivers/hdf_core/framework/include/platform/uart_if.h。

表 1 UART驱动API接口功能介绍

接口名接口描述
DevHandle UartOpen(uint32_t port)UART获取设备句柄
void UartClose(DevHandle handle)UART释放设备句柄
int32_t UartRead(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t size)从UART设备中读取指定长度的数据
int32_t UartWrite(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t size)向UART设备中写入指定长度的数据
int32_t UartGetBaud(DevHandle handle, uint32_t *baudRate)UART获取波特率
int32_t UartSetBaud(DevHandle handle, uint32_t baudRate)UART设置波特率
int32_t UartGetAttribute(DevHandle handle, struct UartAttribute *attribute)UART获取设备属性
int32_t UartSetAttribute(DevHandle handle, struct UartAttribute *attribute)UART设置设备属性
int32_t UartSetTransMode(DevHandle handle, enum UartTransMode mode)UART设置传输模式

说明：
本文涉及的UART所有接口，支持内核态及用户态使用。

开发步骤

使用UART的一般流程如下图所示。

图 4 UART使用流程图

UART使用流程图

获取UART设备句柄

在使用UART进行通信时，首先要调用UartOpen获取UART设备句柄，该函数会返回指定端口号的UART设备句柄。

DevHandle UartOpen(uint32_t port);

表 2 UartOpen参数和返回值描述

参数参数描述
portuint32_t类型，UART设备号
返回值返回值描述
NULL获取UART设备句柄失败
设备句柄UART设备句柄

假设系统中的UART端口号为1，获取该UART设备句柄的示例如下：

DevHandle handle = NULL;    // UART设备句柄
uint32_t port = 1;          // UART设备端口号

handle = UartOpen(port);
if (handle == NULL) {
    HDF_LOGE("UartOpen: open uart_%u failed!\n", port);
    return;
}
UART设置波特率

在通信之前，需要设置UART的波特率，设置波特率的函数如下所示：

int32_t UartSetBaud(DevHandle handle, uint32_t baudRate);

表 3 UartSetBaud参数和返回值描述

参数参数描述
handleDevHandle类型，UART设备句柄
baudRateuint32_t类型，待设置的波特率值
返回值返回值描述
HDF_SUCCESSUART设置波特率成功
负数UART设置波特率失败

假设需要设置的UART波特率为9600，设置波特率的实例如下：

int32_t ret;

ret = UartSetBaud(handle, 9600);    // 设置UART波特率
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("UartSetBaud: failed, ret %d\n", ret);
    return ret;
}
UART获取波特率

设置UART的波特率后，可以通过获取波特率接口来查看UART当前的波特率，获取波特率的函数如下所示：

int32_t UartGetBaud(DevHandle handle, uint32_t *baudRate);

表 4 UartGetBaud参数和返回值描述

参数参数描述
handleDevHandle类型，UART设备句柄
baudRateuint32_t类型指针，用于接收波特率的值
返回值返回值描述
HDF_SUCCESSUART获取波特率成功
负数UART获取波特率失败

获取波特率的实例如下：

int32_t ret;
uint32_t baudRate;

ret = UartGetBaud(handle, &baudRate);    // 获取UART波特率
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("UartGetBaud: failed, ret %d\n", ret);
    return ret;
}
UART设置设备属性

在通信之前，需要设置UART的设备属性，设置设备属性的函数如下所示：

int32_t UartSetAttribute(DevHandle handle, struct UartAttribute *attribute);

表 5 UartSetAttribute参数和返回值描述

参数参数描述
handleDevHandle类型，UART设备句柄
attribute结构体指针，待设置的设备属性
返回值返回值描述
HDF_SUCCESSUART设置设备属性成功
负数UART设置设备属性失败

设置UART的设备属性的实例如下：

int32_t ret;
struct UartAttribute attribute;

attribute.dataBits = UART_ATTR_DATABIT_7;     // UART传输数据位宽，一次传输7个bit
attribute.parity = UART_ATTR_PARITY_NONE;     // UART传输数据无校检
attribute.stopBits = UART_ATTR_STOPBIT_1;     // UART传输数据停止位为1位
attribute.rts = UART_ATTR_RTS_DIS;            // UART禁用RTS
attribute.cts = UART_ATTR_CTS_DIS;            // UART禁用CTS
attribute.fifoRxEn = UART_ATTR_RX_FIFO_EN;    // UART使能RX FIFO
attribute.fifoTxEn = UART_ATTR_TX_FIFO_EN;    // UART使能TX FIFO

ret = UartSetAttribute(handle, &attribute);   // 设置UART设备属性
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("UartSetAttribute: failed, ret %d\n", ret);
turn ret;
}
UART获取设备属性

设置UART的设备属性后，可以通过获取设备属性接口来查看UART当前的设备属性，获取设备属性的函数如下所示：

int32_t UartGetAttribute(DevHandle handle, struct UartAttribute *attribute);

表 6 UartGetAttribute参数和返回值描述

参数参数描述
handleDevHandle类型，UART设备句柄
attribute结构体指针，接收UART设备属性的指针
返回值返回值描述
HDF_SUCCESSUART获取设备属性成功
负数UART获取设备属性失败

获取UART的设备属性的实例如下：

int32_t ret;
struct UartAttribute attribute;

ret = UartGetAttribute(handle, &attribute);    // 获取UART设备属性
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("UartGetAttribute: failed, ret %d\n", ret);
    return ret;
}
设置UART传输模式

在通信之前，需要设置UART的传输模式，设置传输模式的函数如下所示：

int32_t UartSetTransMode(DevHandle handle, enum UartTransMode mode);

表 7 UartSetTransMode参数和返回值描述

参数参数描述
handleDevHandle类型，UART设备句柄
mode枚举类型，待设置的传输模式
返回值返回值描述
HDF_SUCCESSUART设置传输模式成功
负数UART设置传输模式失败

假设需要设置的UART传输模式为UART_MODE_RD_BLOCK，设置传输模式的实例如下：

int32_t ret;

ret = UartSetTransMode(handle, UART_MODE_RD_BLOCK);    // 设置UART传输模式
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("UartSetTransMode: failed, ret %d\n", ret);
    return ret;
}
向UART设备写入指定长度的数据

对应的接口函数如下所示：

int32_t UartWrite(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t size);

表 8 UartWrite参数和返回值描述

参数参数描述
handleDevHandle类型，UART设备句柄
datauint8_t类型指针，待写入数据的
sizeuint32_t类型，待写入数据的长度
返回值返回值描述
HDF_SUCCESSUART写数据成功
负数UART写数据失败

写入指定长度数据的实例如下：

int32_t ret;
uint8_t wbuff[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

ret = UartWrite(handle, wbuff, 5);    // 向UART设备写入指定长度的数据
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("UartWrite: failed, ret %d\n", ret);
    return ret;
}
从UART设备中读取指定长度的数据

对应的接口函数如下所示：

int32_t UartRead(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t size);

表 9 UartRead参数和返回值描述

参数参数描述
handleDevHandle类型，UART设备句柄
datauint8_t类型指针，接收读取数据
sizeuint32_t类型，待读取数据的长度
返回值返回值描述
非负数UART读取到的数据长度
负数UART读取数据失败

读取指定长度数据的实例如下：

int32_t ret;
uint8_t rbuff[5] = {0};

ret = UartRead(handle, rbuff, 5);    // 从UART设备读取指定长度的数据
if (ret < 0) {
    HDF_LOGE("UartRead: failed, ret %d\n", ret);
	return ret;
}

注意： UART返回值为非负值，表示UART读取成功。若返回值等于0，表示UART无有效数据可以读取。若返回值大于0，表示实际读取到的数据长度，该长度小于或等于传入的参数size的大小，并且不超过当前正在使用的UART控制器规定的最大单次读取数据长度的值。

销毁UART设备句柄

UART通信完成之后，需要销毁UART设备句柄，函数如下所示：

void UartClose(DevHandle handle);

该函数会释放申请的资源。

表 10 UartClose参数和返回值描述

参数参数描述
handleUART设备句柄

销毁UART设备句柄的实例如下：

UartClose(handle);    // 销毁UART设备句柄

使用实例

下面将基于Hi3516DV300开发板展示使用UART完整操作，步骤主要如下：

  1. 传入UART端口号num，打开端口号对应的UART设备并获得UART设备句柄。

  2. 通过UART设备句柄及设置的波特率，设置UART设备的波特率。

  3. 通过UART设备句柄及待获取的波特率，获取UART设备的波特率。

  4. 通过UART设备句柄及待设置的设备属性，设置UART设备的设备属性。

  5. 通过UART设备句柄及待获取的设备属性，获取UART设备的设备属性。

  6. 通过UART设备句柄及待设置的传输模式，设置UART设备的传输模式。

  7. 通过UART设备句柄及待传输的数据及大小，传输指定长度的数据。

  8. 通过UART设备句柄及待接收的数据及大小，接收指定长度的数据。

  9. 通过UART设备句柄，关闭UART设备。

#include "hdf_log.h"
#include "uart_if.h"

static int32_t UartTestSample(void)
{
    int32_t ret;
    uint32_t port;
    uint32_t baud;
    DevHandle handle = NULL;
    uint8_t wbuff[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    uint8_t rbuff[5] = { 0 };
    struct UartAttribute attribute;

    attribute.dataBits = UART_ATTR_DATABIT_7;                  // UART传输数据位宽，一次传输7个bit
    attribute.parity = UART_ATTR_PARITY_NONE;                  // UART传输数据无校检
    attribute.stopBits = UART_ATTR_STOPBIT_1;                  // UART传输数据停止位为1位
    attribute.rts = UART_ATTR_RTS_DIS;                         // UART禁用RTS
    attribute.cts = UART_ATTR_CTS_DIS;                         // UART禁用CTS
    attribute.fifoRxEn = UART_ATTR_RX_FIFO_EN;                 // UART使能RX FIFO
    attribute.fifoTxEn = UART_ATTR_TX_FIFO_EN;                 // UART使能TX FIFO

    port = 1;                                                  // UART设备端口号，要填写实际平台上的端口号

    handle = UartOpen(port);                                   // 获取UART设备句柄
    if (handle == NULL) {
        HDF_LOGE("UartOpen: open uart_%u failed!\n", port);
        return HDF_FAILURE;
    }

    ret = UartSetBaud(handle, 9600);                           // 设置UART波特率为9600
    if (ret != HDF_SUCCESS) {
        HDF_LOGE("UartSetBaud: set baud failed, ret %d\n", ret);
        goto ERR;
    }

    ret = UartGetBaud(handle, &baud);                          // 获取UART波特率
    if (ret != HDF_SUCCESS) {
        HDF_LOGE("UartGetBaud: get baud failed, ret %d\n", ret);
        goto ERR;
    }

    ret = UartSetAttribute(handle, &attribute);                // 设置UART设备属性
    if (ret != HDF_SUCCESS) {
        HDF_LOGE("UartSetAttribute: set attribute failed, ret %d\n", ret);
        goto ERR;
    }

    ret = UartGetAttribute(handle, &attribute);                // 获取UART设备属性
    if (ret != HDF_SUCCESS) {
        HDF_LOGE("UartGetAttribute: get attribute failed, ret %d\n", ret);
        goto ERR;
    }

    ret = UartSetTransMode(handle, UART_MODE_RD_NONBLOCK);     // 设置UART传输模式为非阻塞模式
    if (ret != HDF_SUCCESS) {
        HDF_LOGE("UartSetTransMode: set trans mode failed, ret %d\n", ret);
        goto ERR;
    }

    ret = UartWrite(handle, wbuff, 5);                         // 向UART设备写入5字节的数据
    if (ret != HDF_SUCCESS) {
        HDF_LOGE("UartWrite: write data failed, ret %d\n", ret);
        goto ERR;
    }

    ret = UartRead(handle, rbuff, 5);                          // 从UART设备读取5字节的数据
    if (ret < 0) {
        HDF_LOGE("UartRead: read data failed, ret %d\n", ret);
        goto ERR;
    }
    HDF_LOGI("%s: function tests end, %d", __func__, ret);
ERR:
    UartClose(handle);                                         // 销毁UART设备句柄
    return ret;
}

最后

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总结

总的来说，华为鸿蒙不再兼容安卓，对中年程序员来说是一个挑战，也是一个机会。只有积极应对变化，不断学习和提升自己，他们才能在这个变革的时代中立于不败之地。 

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1.检查现有项目的根目录下是否有package.json文件 如果没有&#xff0c;则在项目的根目录下初始化一个package.json配置文件 2.在根目录下安装react和react-dom依赖 npm install --save react react-dom react-scripts安装成功后&#xff0c;react、react-dom以及react-scr…
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汽车制造业PMC组态应用最佳实践

汽车制造业PMC组态应用最佳实践

01案例及行业介绍 汽车制造工业是我国国民经济的重要支柱产业&#xff0c;汽车制造工厂一般包含冲压、焊装、涂装、总装四大车间。每辆汽车的生产过程被分解成很多加工任务下发给各个车间进行完成。车辆从冲压车间开始到总装车间结束一直进行不同类型的工序加工。 PMC即生产控…
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Sarson Funds 在 Casper 测试网推出稳定币 csprUSD

Sarson Funds 在 Casper 测试网推出稳定币 csprUSD

Sarson Funds 与 Casper Association 合作&#xff0c;在 Casper Network &#xff08;CSPR&#xff09;测试网上推出了 csprUSD 稳定币。 作为最新的法币背书型稳定币&#xff0c;csprUSD 进入了数字货币市场&#xff0c;与 Ripple 和 Cardano 等组织近期推出的产品定位一致。…
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