SAM4E单片机之旅——12、USART

清楚了UART的用法之后，现在来研究一下USART的用法。和上一次差不多，这次也通过USART的串口来实现和PC的通信。和上一次不同的是，USART本身就有接收超时的功能，所以这次就不用TC了。

USART和UART相比，功能多了许多，可以配置的选项也更多。虽然最主要的差别是USART可以实现同步通信，但PC的串口没有这个功能，所以我们就先不拿这个功能开刀了。

一、 思路

实现思路和上一次使用UART的PDC差不多，区别只是这次直接使用USART的接收超时功能，而不用TC。

二、 电路图

使用的USART口为USART1，这个串口在上次使用的DBGU口的旁边。

有个使能引脚连在PA23上。使用时需要将PA23拉为低电平才能使用这个串口。另外，芯片的USART1的SCK引脚使用的也是PA23。

还有就是这个串口使用的通信协议为RS232，需要将JP11正确跳线。JP11就在USART1接口的附近，默认情况下选择的是RS485，在这里需要改变跳线帽的位置。

三、 USART的配置

大部分配置都和上一节的相同。配置前需要将MCK配置为120 MHz，配置完成后USART工作在硬件握手模式，波特率为115200 Hz，数据位长度为8，1位停止位，不使用校验。

在PC端使用通信软件时注意设置RTS的状态。

若掌握了使用PDC和UART进行通信的配置的话，本小节只需注意阅读加粗的步骤即可。

1. 拉低PA23引脚电平，以使能USART1串口。

   /* 拉低PA23，以使能USART1串口 */
   PIOA->PIO_PER = PIO_PA23;
   PIOA->PIO_OER = PIO_PA23;
   PIOA->PIO_OWER = PIO_PA23;
   PIOA->PIO_CODR = PIO_PA23;

2. 开启外设时钟，以及将PA21，PA22，PA24，PA25引脚分配给外设A（USART1）。

3. 使能发送和接收。

4. USART1->US_CR = US_CR_RXEN | US_CR_TXEN;

   模式设置。未设置US_MR_OVER位则表示过采样率为16。

   USART1->US_MR =
   	  US_MR_USART_MODE_HW_HANDSHAKING	/* 硬件握手模式 */
   	| US_MR_USCLKS_MCK			/* 选择的MCK */
   	| US_MR_CHRL_8_BIT			/* 数据位为8位  */
   	| US_MR_PAR_NO				/* 无校验位  */
   	| US_MR_NBSTOP_1_BIT			/* 停止位为1位 */
   	;

5. 波特率设置。USART工作在不同模式时，波特率的计算方法不同。在使用异步模式时，CD值的计算和UART的一样：

   波特率 = 选择的时钟 / ( CD * 过采样率 )

   注：本芯片的UART的过采样率为16。

   在MCK为120 MHz，波特率为115200 Hz时，计算出的CD的值为65。

   USART1->US_BRGR = US_BRGR_CD(65);

6. 接收超时设置。通过设置US_RTOR寄存器的低16位决定接收时等待的空闲时间。写入的值表示等待的比特位的数量，即等待的时间为传输该数量的比特位时需要的时间。

   #define USART_RX_WAIT_MS 500
   int wait_bit_time = USART_RX_WAIT_MS * 115200 / 1000;
   if (wait_bit_time > 0xffff)
   	wait_bit_time = 0xffff;
   USART1->US_RTOR = US_RTOR_TO(wait_bit_time);

7. PDC的设置。PDC和缓冲区的使用方法和上一次相似。注意将使用的PDC修改为正确的PDC即可。

8. 中断。启用缓冲区满及接收超时中断。

   USART1->US_IER = US_IER_RXBUFF | US_IER_TIMEOUT; 
   /* NVIC 的配置略 …… */

四、 USART的中断处理

在接收超时以及缓冲区满时会产生中断，所以在中断时将接收缓冲区的内容通过PDC发送出去即可。在使用硬件握手协议时，可以在中断处理过程中暂停数据的接收。

void USART1_Handler(void)
{
	uint32_t status = USART1->US_CSR;

	if ((status & US_CSR_TIMEOUT) == US_CSR_TIMEOUT
		|| (status & US_CSR_RXBUFF) == US_CSR_RXBUFF)
	{
		USART1->US_CR = US_CR_RTSDIS;

		int rec_size = BUF_SIZE - PDC_USART1->PERIPH_RCR;
		if (rec_size != 0)
			TransferRxBufAndRec(rec_size);
		/* 在下次数据接收时启动超时判断 */
		/* 同时拉低超时产生的中断 */
		USART1->US_CR = US_CR_STTTO;
		USART1->US_CR = US_CR_RTSEN;
	}
}

TransferRxBufAndRec()函数和上一节的相似，只需更改使用的PDC即可。