SAM4E單片機之旅——11、UART之PDC收發

　　使用PDC進行數據的收發能減少CPU的開銷。這次就使用PDC進行UART數據的接收與發送，同時，也利用TC也實現了PDC的接收超時。

　　PDC是針對外設的DMA控制器。對比DMA控制器，它更為簡便，與相應外設的結合也更為緊密。比如說，要配置PDC時，首先要啟用相應的外設的時鐘;同時PDC收發的狀態是通過外設上的寄存器反映出來的;甚至中斷也是通過相應外設產生的。

　　使用PDC時，只需設置好傳輸時內存的地址，以及傳輸長度，就可以在外設和內存之前進行數據傳輸了。而SAM4的PDC甚至還提供了一個類似FIFO的功能：可以在進行本次傳輸的同時指定下次傳輸時的地址和長度，然后在本次傳輸結束時開始下一次傳輸。

　　一、 實現思路

　　本次會使用兩組緩沖區，分別用來數據的接收和發送。在接收數據完成后，就讓PDC把這個緩沖區的數據發送出去，并且使用另一個緩沖區進行數據接收。

　　使用PDC發送數據較為簡單，只需設置好需要發送的數據的地址和長度即可。

　　但是在使用PDC接收數據的時，如果未接收足夠指定數目的數據，是不會產生中斷的。在這里使用TC來進行PDC接收數據時的等待超時處理：

　　UART的引腳在沒有數據傳輸時，是一直保持在高電平狀態的。即只在有數據傳輸時，才會有電平的切換。而TC可以使用外部信號進行觸發以重置計數器。這樣一來，就可以讓UART在接收數據的同時，不斷對TC的計數器進行重置。而在沒有接收數據時，就會使得TC順利步進到一個特定的值，從而產生一個中斷。

　　二、 UART的PDC配置

　　UART和MCK的基本配置保持不變：MCK為120 MHz，UART波特率為11520 Hz。

　　在配置PDC時，需要確保已經開啟了相應UART的時鐘，否則配置不生效。

　　緩沖區和PDC的配置。配置完成，且啟用UART的接收后，就可以進行數據的接收了。

　　/* 緩沖區 */

　　#define BUF_SIZE 8

　　uint8_t BUF1[BUF_SIZE];

　　uint8_t BUF2[BUF_SIZE];

　　uint8_t* RX_BUF;

　　/* 先設置好接收的BUF */

　　RX_BUF = BUF1;

　　PDC_UART0->PERIPH_RPR = RX_BUF;

　　PDC_UART0->PERIPH_RCR = BUF_SIZE;

　　/* 使能輸入輸出*/

　　PDC_UART0->PERIPH_PTCR = PERIPH_PTCR_RXTEN | PERIPH_PTCR_TXTEN;

　　中斷設置。PDC的中斷是通過相應外設產生的，所以這里需要對UART的中斷進行配置。

　　/* 啟用緩沖區滿中斷*/

　　UART0->UART_IER = UART_IER_RXBUFF;

　　/* 在NVIC中啟用中斷，將優先級設置為1*/

　　NVIC_DisableIRQ(UART0_IRQn);

　　NVIC_ClearPendingIRQ(UART0_IRQn);

　　NVIC_SetPriority(UART0_IRQn, 1);

　　NVIC_EnableIRQ(UART0_IRQn);

　　將接收緩沖區的數據通過PDC發送出去，并開始下一次數據的接收。

　　/* 參數size： 表示接收緩沖區中需要發送的數據的長度 */

　　void TransferRxBufAndRec(int size)

　　{

　　/* 等待發送完成 */

　　while(!(UART0->UART_SR & UART_SR_TXBUFE))

　　;

　　/* 通過PDC發送 */

　　PDC_UART0->PERIPH_TPR = RX_BUF;

　　PDC_UART0->PERIPH_TCR = size;

　　/* 使用另一個緩沖區繼續接收 */

　　RX_BUF = (RX_BUF == BUF1) ? BUF2 : BUF1;

　　PDC_UART0->PERIPH_RPR = RX_BUF;

　　PDC_UART0->PERIPH_RCR = BUF_SIZE;

　　}

　　UART的中斷處理函數。在中斷時，只需調用上面的函數，將接收緩沖區的內容重新發送出去即可。

　　void UART0_Handler(void)

　　{

　　/*判斷是否是由“接收緩沖區滿”引發的中斷 */

　　if (UART0->UART_SR & UART_SR_RXBUFF)

　　{

　　TransferRxBufAndRec(BUF_SIZE);

　　}

　　}

　　這樣配置完成后，刪除上一節中UART收發數據的代碼，即可完成數據的收發了。

　　三、 TC的配置

　　使用的通道為通道0：

　　#define gUseTc TC0->TC_CHANNEL[0]

　　使TC工作在波形輸出模式下，將TIOB引腳(PA1)用做外部事件引腳，短接它和UART0接收引腳，即短接PA1和PA9引腳。在配置完成后，若500ms內沒有數據接收，則強制開始數據的發送。

　　使能TC時鐘，及GPIO設置。

　　PMC->PMC_PCER0 = (1 << ID_TC0);

　　const uint32_t TIOB_PIN = PIO_PA1;

　　PIOA->PIO_PDR = TIOB_PIN;

　　PIOA->PIO_ABCDSR[0] |= TIOB_PIN;

　　PIOA->PIO_ABCDSR[1] &= ~TIOB_PIN;

　　TC模式設置。

　　利用TC的RC比較時產生的中斷進行超時提醒，TIOB引腳電平的下降沿TC的觸發。由于進行TC觸發時也會開啟時鐘，所以在RC比較時暫停時鐘。

　　由于超時時間可能較長，且精度要求不高，讓TC使用慢時鐘SLCK就可以了。

　　gUseTc.TC_CMR =

　　TC_CMR_WAVE /* 波形模式 */

　　| TC_CMR_TCCLKS_TIMER_CLOCK5 /* 時鐘5: SLCK */

　　| TC_CMR_WAVSEL_UP_RC /* 波形僅上升，且RC比較時觸發 */

　　| TC_CMR_CPCSTOP /* RC 比較時自動停止時鐘 */

　　| TC_CMR_EEVT_TIOB /* 設置為外部事件為TIOB */

　　| TC_CMR_EEVTEDG_FALLING /* 外部事件下降沿觸發 */

　　| TC_CMR_ENETRG /* 使能外部事件 */

　　;

　　RC設置，以及TC啟用。在RC比較后，計數器將暫停工作。在下次UART數據的接收時，TIOB引腳的信號會觸發TC以重新開始計數。

　 /* UART的PDC接收時等待超時時間 */

　　#define UART_RX_WAIT_MS 500

　　/* 設置RC */

　　const uint32_t rc_v = CHIP_FREQ_SLCK_RC * UART_RX_WAIT_MS / 1000;

　　gUseTc.TC_RC = TC_RC_RC(rc_v);

　　/* 使能TC時鐘，但不開始*/

　　gUseTc.TC_CCR = TC_CCR_CLKEN;

　　中斷設置。TC中斷的優先級比UART的要高。

　　/* RC 比較時產生中斷 */

　　gUseTc.TC_IER = TC_IER_CPCS;

　　/* NVIC , 優先級設置為0 */

　　NVIC_DisableIRQ(TC0_IRQn);

　　NVIC_ClearPendingIRQ(TC0_IRQn);

　　NVIC_SetPriority(TC0_IRQn, 0);

　　NVIC_EnableIRQ(TC0_IRQn);

　　中斷處理。中斷處理中過程中禁用PDC數據的接收，以免丟失數據。

　　void TC0_Handler(void)

　　{

　　uint32_t status = gUseTc.TC_SR;

　　/* 判斷中斷是否為RC比較觸發的 */

　　if (status & TC_SR_CPCS)

　　{

　　PDC_UART0->PERIPH_PTCR = PERIPH_PTCR_RXTDIS;

　　/* 計算PDC中接收到的數據的大小 */

　　const int rec_size = BUF_SIZE - (PDC_UART0->PERIPH_RCR);

　　if (rec_size != 0)

　　{

　　TransferRxBufAndRec(rec_size);

　　}

　　PDC_UART0->PERIPH_PTCR = PERIPH_PTCR_RXTEN;

　　}

　　}