【BLE】CC2541之串口收发

一、简介

本文介绍如何在SimpleBLEPeripheral工程中，使用串口。

二、实验平台

协议栈版本：BLE-CC254x-1.4.0

编译软件：IAR 8.20.2

硬件平台：Smart RF（主芯片CC2541）

博主：si_zhou_qun_84342712

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四、基础知识

1、协议栈的串口默认使用的是查询方式，还是中断方式？

答：默认使用的是DMA的查询方式。

2、PC端为什么收不到2541的串口数据？

答：最常见原因有两个：

1）没有关闭流控。（关闭步骤见下文）

2）开了低功耗。快速解决办法如下

3、低功耗下是否能使用串口？

答：不能。进低功耗前要关闭串口，唤醒后要再使能串口。

4、如何关闭串口？（未实践，提供思路）

答：有群友指出一种方法：

使用dma方式、isr方式的串口，将串口引脚映射为普通IO口，即为关闭。

5、低功耗唤醒后串口没用了？（未实践，提供思路）

答：由于低功耗与正常模式的切换，会导致晶振的32k与32M的切换。而串口等外设使用的是32M的外部晶振，因此低功耗唤醒后需要做两件事：

1）适当延时等待32M晶振稳定。

2）再次初始化一次串口。

五、修改代码

1、IAR设置中添加宏定义

HAL_UART=TRUE

2、修改串口驱动

1）添加头文件（npi.c中）

#include "OSAL.h"

2）新增两个串口发送函数（npi.c中）

//******************************************************************************
//name: NPI_PrintString
//introduce: 打印字符串
//parameter: str:字符串
//return: none
//******************************************************************************
void NPI_PrintString(uint8 *str)
{
NPI_WriteTransport(str, osal_strlen((char*)str));
}
//******************************************************************************
//name: NPI_PrintValue
//introduce: 打印指定的格式的数值
//parameter: title:前缀字符串
// value:需要显示的数值
// format,需要显示的进制,10或16
//return: none
//******************************************************************************
void NPI_PrintValue(char *title, uint16 value, uint8 format)
{
uint8 tmpLen;
uint8 buf[128];
uint32 err;
tmpLen = (uint8)osal_strlen( (char*)title );
osal_memcpy( buf, title, tmpLen );
buf[tmpLen] = ' ';
err = (uint32)(value);
_ltoa( err, &buf[tmpLen+1], format );
NPI_PrintString(buf);
}

3）函数声明（npi.h中）

extern void NPI_PrintString(uint8 *str);
extern void NPI_PrintValue(char *title, uint16 value, uint8 format);

3、包含头文件（simpleBLEPeripheral.c中）

#include "npi.h"

4、新增初始化代码（simpleBLEPeripheral.c的SimpleBLEPeripheral_Init中）

//初始化串口
NPI_InitTransport(NpiSerialCallback);
// 按长度输出2
NPI_WriteTransport("SimpleBLETest_Init\r\n", 20);
// 按字符串输出
NPI_PrintString("SimpleBLETest_Init2\r\n");
// 可以输出一个值，用10进制表示
NPI_PrintValue("甜甜的大香瓜1 = ", 168, 10);
NPI_PrintString("\r\n");
// 可以输出一个值，用16进制表示
NPI_PrintValue("甜甜的大香瓜2 = 0x", 0x88, 16);
NPI_PrintString("\r\n");

5、定义并声明一个串口回调函数

1）定义串口回调函数（simpleBLEPeripheral.c中）

static void NpiSerialCallback( uint8 port, uint8 events )
{
(void)port;//加个 (void)，是未了避免编译告警，明确告诉缓冲区不用理会这个变量
if (events & (HAL_UART_RX_TIMEOUT | HAL_UART_RX_FULL)) //串口有数据
{
uint8 numBytes = 0;
numBytes = NPI_RxBufLen(); //读出串口缓冲区有多少字节
if(numBytes == 0)
{
return;
}
else
{
//申请缓冲区buffer
uint8 *buffer = osal_mem_alloc(numBytes);
if(buffer)
{
//读取读取串口缓冲区数据，释放串口数据
NPI_ReadTransport(buffer,numBytes);
//把收到的数据发送到串口-实现回环
NPI_WriteTransport(buffer, numBytes);
//释放申请的缓冲区
osal_mem_free(buffer);
}
}
}
}

2）声明串口回调函数（simpleBLEPeripheral.c中）

static void NpiSerialCallback( uint8 port, uint8 events ); //串口回调

6、关流控（npi.h中）

#if !defined( NPI_UART_FC )
#define NPI_UART_FC FALSE //TRUE
#endif // !NPI_UART_FC

流控是用于防止串口阻塞的，需要多两根线用于流控。

通常使用中都是关闭的，因此我们这里关闭之。

注意！！如果这里不关闭，会导致串口通信不了。

六、实验结果

初始化时打印了4条语句，最后一条是通过PC端的串口工具发给2541、2541再原样返回的值。

七、串口相关问题

1、上电时串口接收缓冲区会有一个字节，暂不明该数据哪里来的。暂时用接收处理将该无用字节过滤掉。

答：经检查，是P0_2(RX)使用内部上拉电阻，但电压仅为0.6V。上电时电压不稳定导致接收缓冲区会有一个字节的数据“0x00”。

因此解决方法是：外接1个10K上拉电阻到3.3V，将P0_2(RX)的电压拉高至3.3V。

注：TX引脚最好也外接上拉电阻。

2、串口什么时候进回调函数？

答：

1）正常串口端无发送、无接收时，是不会进回调函数的。如果这种情况会进回调函数，TX、RX端外接上拉电阻稳定电平。

2）如果接收端有数据，立马就会进回调。事件是“接收超时事件”。

3）2541发送端发送完数据，会进回调函数。事件是“发送缓冲区空事件”。

3、没开广播时串口正常使用，开了广播后串口出现乱码、丢包？

答：

1）在SimpleBLEPeripheral的应用层初始化中注释掉：
HCI_EXT_ClkDivOnHaltCmd( HCI_EXT_ENABLE_CLK_DIVIDE_ON_HALT );
PS：这条语句会让空闲的CPU自动进入低频以此降低功耗，注释掉代表不自动切换频率。

2）在SimpleBLEPeripheral的应用层初始化中添加：
HCI_EXT_HaltDuringRfCmd(HCI_EXT_HALT_DURING_RF_DISABLE);
PS：默认是ENABLE的，ENABLE会让RF期间停止MCU。因此需要添加本条语句，关闭它。

4、编译时出现警告“Warning[w52]: More than one definition for the byte at address 0x6b in common segment INTVEC. It is defined in module "hal_uart" as well as in module "hal_key"”？

答：原因是IAR中包含了POWER_SAVING的宏之后，串口唤醒就需要用到IO中断，而协议栈中串口唤醒的默认IO口是P04脚。因此在_hal_uart_dma.c中包含了的P0中断服务函数就与Hal_key.c中包含的P0中断服务函数相冲突。

详情代码如下：

1）当IAR中包含了POWER_SAVING的宏之后，会定义一个DMA_PM的宏（_hal_uart_dma.c中）

#if !defined( DMA_PM )
#if defined POWER_SAVING
#define DMA_PM 1
#else
#define DMA_PM 0
#endif // POWER_SAVING
#endif // !DMA_PM

2）一旦有了DMA_PM这个宏，_hal_uart_dma.c中就会包含P0的中断服务函数

#if DMA_PM
/**************************************************************************************************
* @fn PortX Interrupt Handler
*
* @brief This function is the PortX interrupt service routine.
*
* @param None.
*
* @return None.
*************************************************************************************************/
#if (HAL_UART_DMA == 1)
HAL_ISR_FUNCTION(port0Isr, P0INT_VECTOR)
#else
HAL_ISR_FUNCTION(port1Isr, P1INT_VECTOR)
#endif
{
HAL_ENTER_ISR();
PxIFG = 0;
PxIF = 0;
dmaRdyIsr = 1;
CLEAR_SLEEP_MODE();
HAL_EXIT_ISR();
}
#endif</span>

3）IAR设置中包含HAL_KEY=TRUE时，Hal_key.c中就会包含P0的中断服务函数

/**************************************************************************************************

* @fn halKeyPort0Isr
*
* @brief Port0 ISR
*
* @param
*
* @return
**************************************************************************************************/
HAL_ISR_FUNCTION( halKeyPort0Isr, P0INT_VECTOR )
{
HAL_ENTER_ISR();
#if defined ( CC2540_MINIDK )
if ((HAL_KEY_SW_1_PXIFG & HAL_KEY_SW_1_BIT) || (HAL_KEY_SW_2_PXIFG & HAL_KEY_SW_2_BIT))
#else
if (HAL_KEY_SW_6_PXIFG & HAL_KEY_SW_6_BIT)
#endif
{
halProcessKeyInterrupt();
}
/*
Clear the CPU interrupt flag for Port_0
PxIFG has to be cleared before PxIF
*/
#if defined ( CC2540_MINIDK )
HAL_KEY_SW_1_PXIFG = 0;
HAL_KEY_SW_2_PXIFG = 0;
#else
HAL_KEY_SW_6_PXIFG = 0;
#endif
HAL_KEY_CPU_PORT_0_IF = 0;
CLEAR_SLEEP_MODE();
HAL_EXIT_ISR();
return;
}

所以，解决办法如下：

方法一（治标不治本）：IAR设置中将HAL_UART、HAL_KEY其中一个设置为FALSE。

方法二（治标不治本）：不使用低功耗。

方法三（治本但改动了协议栈代码）：将两个P0的中断服务函数合二为一。

//(待测)方法四（非强迫症人群使用）：任其冲突，反正只是警告。

5、串口接收多少个字节能进入回调函数？

1）测试代码如下：

uint8 cb_time = 0;
uint8 numBytes_time1 = 0;
uint8 numBytes_time2 = 0;
uint8 numBytes_time3 = 0;
/*********************************************************************
*********************************************************************/
static void NpiSerialCallback( uint8 port, uint8 events )
{
(void)port;//加个 (void)，是未了避免编译告警，明确告诉缓冲区不用理会这个变量
switch(++cb_time) //记录进回调函数的次数
{
case 1:
numBytes_time1 = NPI_RxBufLen();//第一次进来时接收的数据长度
break;
case 2:
numBytes_time2 = NPI_RxBufLen();//第二次进来时接收的数据长度
break;
case 3:
numBytes_time3 = NPI_RxBufLen();//第三次进来时接收的数据长度
break;
default:
cb_time = 0;//无用语句，设置断点
break;
}
}

2）测试结果

3）测试结论

2541串口接收端的数据是由DMA去接收的，2541会通过轮询的方式定期查询DMA的缓冲区是否有数据，一旦有数据即会进入回调函数（协议栈默认不开超时等待）。

上图说明了第一次进回调函数时DMA接收到了7个字节数据，它的长度与“主轮询时间”、“串口数据来的时机”有关系。

而第二次、第三次的接收数据之所以会比第一次多，是因为还加上了串口处理时接收到的数据。

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