SAM4E单片机之旅——17、通过UART进行标准IO

交互还是很有必要的，而且使用键盘和显示器的交互效率还是很高的。当然，可以直接使用UART进行字符的输入和输出。但是又何必浪费了C的标准输入输出的格式控制之类的功能呢？

这次内容就是使用scanf() 和printf() 函数进行PC和开发板的交互。

一、 C标准函数库

与硬件相关的功能，最终都需要直接访问硬件。这一点，C的标准函数库的实现面对众多的硬件设备，已经无能为力了。

Atmel Studio使用的C标准库的实现疑似为Newlib。

在工程的 ASF\sam\utils\syscalls\gcc\syscalls.c 文件中，ASF已经实现了若干需要自己实现的函数了（这个文件虽然叫syscall，但是可能只是因遵守unix的习惯起的。因为这里没有操作系统，也就没有“系统调用”一说了）。但是类似输入输出这些定制性较高的实现就没有默认的实现。

Newlib的大部分文件读写功能是通过_read() 和_write() 函数实现了。所以实现了这两个函数就可以实现标准输入输出了。函数的签名及参数含义可以google。

二、 实现

注意需要先完成UART的配置工作。

在具体的实现就很简单了。在实现时，可以不对目标文件进行判断，而对所有的输入输出均通过UART完成。若需要判断目标文件是否为标准输入输出，以及在检测到错误时对这个错误进行报告，就需要包含以下头文件：

#include <unistd.h>
#include <errno.h>

• _write：

  int _write(int file,const char *ptr,int len)
  {
  	// 只处理标准输出
  	if (file == STDOUT_FILENO){
  		for (int i = 0; i<len ; ++i){
  			// 通过UART写出数据
  			while (!(UART0->UART_SR & UART_SR_TXRDY));
  			UART0->UART_THR = ptr[i];
  		}
  		return len;
  	}else {
  		errno = EBADF;
  		return -1;
  	}
  }

• _read：

  int _read (int file, char *ptr, int len)
  {
  	// 只处理标准输入
  	if (file == STDIN_FILENO){
  		int  i;
  		for (i = 0; i < len; i++){
  			// 通过UART读入数据
  			while(!(UART0->UART_SR & UART_SR_RXRDY));
  			ptr[i] = UART0->UART_RHR;
  			/* 当读到换行符时返回
  			if ('\n' == ptr[i])
  				return  i;
  		}
  		return  i;			/* 缓o冲?区?已°?慢y */
  	}else{
  		errno = EBADF;
  		return -1;
  	}
  }

• 测试，以下代码获取UART的输入，并通过UART重新输出：

  #include <stdio.h>
  printf("-I- Test for stdio through UART0\r\n");
  char readbuf[64];
  while (1)
  {
  	printf("-I- Input something...\r\n");
  	scanf("%s", readbuf);
  	printf("Output: %s\r\n",readbuf);
  }

注意，PC端在发送数据时需要加上换行符。

三、 在ASF中使用

因为这是一个很常用的功能，所以在ASF中也有实现。在ASF中不但可以进行一些配置，而且在使用的时候真正需要编写的代码只有几行，甚至这几行代码也可以完全参考（抄）ASF示例中的代码。

1. 添加模块Standard serial I/O。

2. 在conf_board.h里面已经默认声明了相应的宏了：

   /* Configure UART pins */
   #define CONF_BOARD_UART_CONSOLE

3. 在conf_uart_serial.h 里，已经有了使用UART相关的参考设置代码了。删去参考代码前面的注释符号即可：

   /* A reference setting for UART */
   /** UART Interface */
   #define CONF_UART CONSOLE_UART
   /** Baudrate setting */
   #define CONF_UART_BAUDRATE 115200
   /** Parity setting */
   #define CONF_UART_PARITY UART_MR_PAR_NO

4. 调用stdio_serial_init初始化串行标准I/O：

   const usart_serial_options_t uart_serial_options = {
   	.baudrate = CONF_UART_BAUDRATE,
   	.paritytype = CONF_UART_PARITY
   };
   /* Configure console UART. */
   sysclk_enable_peripheral_clock(CONSOLE_UART_ID);
   stdio_serial_init(CONF_UART, &uart_serial_options);