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英倍特示例工程05-UART中，串口功能是怎样实现的？

在这个实力工程的main.c文件中，进入main之后，没有发现串口功能的任何配置。直接使用了printf这个东西进行输出。将软件下载到开发板上之后，在电脑端使用串口软件，可以看板子有数据发来。说明这个虽然没有显式初始化的串口，确实已经被初始化好了。

跟踪可发现，uart的功能函数都在uart_console.c文件中实现。但是这些功能到底是在那里加入到主程序里边的，在什么时候执行的，我却没找到。这个问题困扰了我好久。

知道今天，再次看这个程序的时候才发现点眉目。

首先，要理解一个东西就是：printf的功能，是通过对函数fputc的重定义来实现的。

在这个工程中，fputc函数的实现是在retarget.c文件中实现的。具体代码是这样的：

int fputc(int ch, FILE *f)

{

    if ((f == stdout) || (f == stderr))

    {

        UART_PutChar( ch ) ;

        return ch ;

    }

    else

    {

        return EOF ;

    }

}

即，调用了函数uart_console.c文件中UART_PutChar来发送字符串。

其次，找出来在哪里对串口进行初始化的。

MCU启动后，加载向量表，执行_Reset_Handler进入main函数。在main函数中，直接调用使用了串口功能的printf进行输出。这里看似没有对串口进行初始化。其实，这个例子里边对串口初始化使用了个很独特的放大即：用到的时候再初始化。如果整个工程都没有用到串口功能，这个串口初始化就不去进行。

首先printf调用了fputc完成其功能。而fputc的功能是由UART_PutChar实现的。

我们看看UART_PutChar这个函数，他的实现是这样的：

extern void UART_PutChar( uint8_t c )

{

    Uart *pUart=CONSOLE_USART ;

    if ( !_ucIsConsoleInitialized )

    {

        UART_Configure(CONSOLE_BAUDRATE, BOARD_MCK);

    }

    /* Wait for the transmitter to be ready */

    while ( (pUart->UART_SR & UART_SR_TXEMPTY) == 0 ) ;

    /* Send character */

    pUart->UART_THR=c ;

}

这里有一个变量ucIsConsoleInitialized，是一个全局变量。表示串口是否已经进行了初始化：ucIsConsoleInitialized为0时，说明串口还未完成初始化，其他值时说明串口已经完成初始化。

第一次使用串口时，串口没有初始化。在这里就会调用UART_Configure函数对串口进行初始化操作。之后就不再进行串口的初始化而是直接使用了。

总结以上步骤，UART的初始化调用过程是这样的：

Printf----fputc--- UART_PutChar--- UART_Configure。初始化完成。

那么，fputc是在什么时候加载到咱们写的程序中来的呢？

我们可以看到，在_Reset_Handler中有个跳转到__main()的语句，而我们写的入口函数是main()。在这里__main()是MDK库中提供的一个函数，在这里完成了库的加载。Fputc属于标准库的内容，因此我判断fputc是在这里加载到咱们写的程序中来的。

也就是说，进入main函数之前，printf功能已经完成了。进入main函数之后直接使用即可。第一次发送数据时，完成串口的初始化。

串口的初始化和收发数据

串口初始化，收发数据 的步骤如下：

1、配置相应IO口的引脚（设置IO时钟及引脚工作模式）

2、打开UART时钟

3、复位并停止UART

4、设置UART功能（奇偶校验UART_MR、波特率UART_BRGR、DMA UART_PTCR、收发使能UART_CR 等）

5、收发数据 UART_THR UART_RHR

串口的初始化程序如下：

//引脚宏定义，串口0收发引脚分别对因PA9 PA10

#define PINS_UART { PIO_PA9A_URXD0|PIO_PA10A_UTXD0, PIOA, ID_PIOA, PIO_PERIPH_A, PIO_DEFAULT}

#define CONSOLE_PINS {PINS_UART}

//使用的串口的宏定义，使用UART0

#define CONSOLE_USART UART0

extern void UART_Configure( uint32_t baudrate, uint32_t masterClock)
{
const Pin pPins[] = CONSOLE_PINS;
Uart *pUart = CONSOLE_USART;

/* Configure PIO */
PIO_Configure(pPins, PIO_LISTSIZE(pPins)); //配置对应引脚

/* Configure PMC */
PMC->PMC_PCER0 = 1 << CONSOLE_ID; //打开UART时钟

/* Reset and disable receiver & transmitter */
pUart->UART_CR = UART_CR_RSTRX | UART_CR_RSTTX
| UART_CR_RXDIS | UART_CR_TXDIS; //复位并停止UART

/* Configure mode */
pUart->UART_MR = UART_MR_PAR_NO; //设置奇偶校验（不校验）

/* Configure baudrate */
/* Asynchronous, no oversampling */
pUart->UART_BRGR = (masterClock / baudrate) / 16; //设置波特率

/* Disable PDC channel */
pUart->UART_PTCR = UART_PTCR_RXTDIS | UART_PTCR_TXTDIS; //接收和发送都不使用DMA

/* Enable receiver and transmitter */
pUart->UART_CR = UART_CR_RXEN | UART_CR_TXEN; //使能传输

_ucIsConsoleInitialized=1 ; //置位初始化状态
}

串口发送一个字符:

extern void UART_PutChar( uint8_t c )

{

Uart *pUart=CONSOLE_USART ;

if ( !_ucIsConsoleInitialized )//每次发送数据都先判断一下串口是否已经被初始化了

{

UART_Configure(CONSOLE_BAUDRATE, BOARD_MCK);

}

/* Wait for the transmitter to be ready */

while ( (pUart->UART_SR & UART_SR_TXEMPTY) == 0 ) ;//等待串口状态寄存器中，发送寄存器为空的标志

/* Send character */

pUart->UART_THR=c ; //发送状态为空时，即可将字符丢到发送寄存器中。

}

串口接收一个字符：

extern uint32_t UART_GetChar( void )

{

Uart *pUart=CONSOLE_USART ;

if ( !_ucIsConsoleInitialized ) //每次接收数据都要判断下串口是否被初始化了

{

UART_Configure(CONSOLE_BAUDRATE, BOARD_MCK);

}

while ( (pUart->UART_SR & UART_SR_RXRDY) == 0 ) ; //等待串口状态寄存器中的RXRDY置位，这个为表示串口完整地接收了一个数据

return pUart->UART_RHR ; //读取接收到的数据并返回。同时硬件自动复位RXRDY位。

}

之后就可以使用了，我在主函数中只用了一句来验证串口的状态：

UART_PutChar(UART_GetChar());

即，将电脑端来的数据发回去。验证下，完全正常了。

当然，这里使用的是查询方式接收数据。至于中断方式接收数据，在学会了使用中断之后会补上来的。