S32K144——lpuart 串口调试记

原创于 2025-10-27 18:01:09 发布 · 1.3k 阅读

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#单片机 #嵌入式硬件

大插曲

我一开始检查了时钟，接口，发现怎么都跑不通，调试了两天。不是代码卡在某个函数里面，就是代码可以运行，但是没有现象。

直摇人，同事调出来了，我才发现

是我搞错接口了？？？？但是不对啊！IAR 代码文件的注释上写的串口是 PTD13/PTD14

而且用 IAR 的例程也跑的通，从来没想过是串口初始化的问题。我反向定位为什么 IAR 的历程可以把串口跑通，发现。。。。

好好好，你用 if/else 初始化是吧

这个故事告诉我们不要随意相信代码注释，请以原理图为准。。。。

正文开始：

基本配置

根据自己板子的接口

进行 pin 配置，我的板子是 PTC8 和 PTC9

在lpuart模块里进行配置，设置波特率；device那里，有的时候默认的是错的，注意校对

在 main.c 中编辑代码

打开时钟，初始化pin口

初始化串口

发送

结果

S32K144 的 lpuart 相关信息（待完善）

S32K144可以有三个 LPUART 实例，发送、接收数据缓存区为 4 字节

LPUART 发射器框图

LPUART 接收器框图

寄存器定义

波特率生成

AI 生成的 lpuart_driver

前置知识

串口的三种工作模式：

轮询：CPU 不停的查询串口状态标志（如 “是否有数据待接收”“发送缓冲区是否为空”），只有满足状态时才执行收发操作。

中断：串口硬件主动触发中断，CPU 在 ISR 里面处理收发逻辑，在没有触发中断的时间里，CPU 可以执行其他任务。

阻塞：调用收发函数后，函数不返回，直到操作完成，对调用者呈现“阻塞等待”的效果。通过信号量，把任务切换到等待队列，CPU 去执行其他任务，等信号量释放，任务由等待队列切换到就绪队列，等待 CPU 调度继续运行。适用于单任务场景下的确定性收发（如发送配置指令后，必须等确认才能继续）。

ISR 是如何安装的

回调函数

回调函数是啥：

普通的函数调用

回调函数 callback：

红色函数的就是callback，需要用户自己定义。它可以让代码更好的复用（你需要用什么函数，你就定义成什么函数）。回调函数往往依赖函数指针实现。

关于函数指针可以看 C语言指针进阶(一)——深入详解“函数指针”与“指针函数”-优快云博客

用途:
加快UI的相应速度
提高系统的实时性
高效分配各个线程的线程栈
本程序中：接收回调函数的安装函数。

C
安装接收回调函数，返回值为 uart_callback_t（lpuart_driver.h）
uart_callback_t LPUART_DRV_InstallRxCallback(uint32_t instance,
                                             uart_callback_t function,
                                             void * callbackParam)
{
    DEV_ASSERT(instance < LPUART_INSTANCE_COUNT);

    lpuart_state_t * lpuartState = (lpuart_state_t *)s_lpuartStatePtr[instance];

    uart_callback_t currentCallback = lpuartState->rxCallback;
    lpuartState->rxCallback = function;
    lpuartState->rxCallbackParam = callbackParam;

    return currentCallback;
}

Plain Text
callback.h
typedef void (*uart_callback_t)(void *driverState, uart_event_t event, void *userData);
//这个地方定义了一个函数指针类型 uart_callback_t, 需传入 void*, uart_event_t, void* 三个量，无返回值

Q：如果我们要实现接收一个以 ‘\0’ 结尾的字符串，我们该怎么办？

A：我们需要开辟（定义）一个 buffer 用于存储字符串和一个指向 buffer 的指针 bufferIdx，然后通过 LPUART_DRV_ReceiveData(INST_LPUART1, buffer[0], 1U) 接收一个字节存入buffer，然后我们通过接收回调函数，判断那个buffer是否填入了一个字节（事件UART_EVENT_RX_FULL），如果是，就判断被填入被填入的是不是结束符还有是不是要超出 buffer 大小了，如果都不是就移动指针，并使用 LPUART_DRV_SetRxBuffer 配置串口接收的缓冲区信息（告诉硬件 “下一次收到的数据应该存到哪里，以及接收多少字节”），然后串口的工作模式，有数据传来时就触发下一次的接收

'\0' 和 '0' 的区别

结尾交付物提议

要不要我帮你整理一份LPUART 驱动核心结构体与函数速查表？表格会包含 “结构体成员说明”“函数功能 + 参数 + 返回值”，方便你后续开发时快速查阅，不用反复翻看驱动代码。

Ipuart_driver.h解析

一、重要结构体（驱动的 “数据骨架”）

结构体名	核心作用	核心成员	成员类型	成员说明	使用场景
`lpuart_user_config_t`	存储用户配置参数	`transferType`	枚举	传输方式：`LPUART_USING_INTERRUPTS`（中断）/`LPUART_USING_DMA`（DMA）	初始化前，用户配置通信参数（波特率、校验等），作为`LPUART_DRV_Init`参数
		`baudRate`	uint32_t	波特率（如 9600、115200）
		`parityMode`	枚举	校验模式：`LPUART_PARITY_DISABLED`（无校验）/ 奇校验 / 偶校验
		`stopBitCount`	枚举	停止位：`LPUART_ONE_STOP_BIT`（1 位）/2 位
		`bitCountPerChar`	枚举	数据位：`LPUART_8_BITS_PER_CHAR`（8 位）/9 位 / 10 位
		`rxDMAChannel`/`txDMAChannel`	uint32_t	DMA 传输的通道号（仅 DMA 模式有效）
`lpuart_state_t`	存储驱动运行时状态	`transferType`	枚举	当前传输方式（从`lpuart_user_config_t`复制）	初始化时传入空实例，驱动内部跟踪传输状态（如是否忙碌、剩余字节数）
		`txBuff`/`rxBuff`	uint8_t*	发送 / 接收缓冲区指针
		`txSize`/`rxSize`	uint32_t	剩余待发送 / 待接收字节数
		`isTxBusy`/`isRxBusy`	bool	发送 / 接收是否忙碌（`true`= 忙碌）
		`transmitStatus` /`receiveStatus`	枚举	传输状态：`STATUS_SUCCESS`（成功）/`STATUS_TIMEOUT`（超时）/ 错误
		`rxCallback` /`txCallback`	函数指针	接收 / 发送回调函数（事件触发时调用）
		`rxCallbackParam` /`txCallbackParam`	void*	回调函数的用户自定义参数
		`rxComplete` /`txComplete`	信号量	阻塞传输时，用于等待传输完成
		`rxDMAChannel` /`txDMAChannel`	uint32_t	DMA 通道号（仅 DMA 模式有效）
`uart_event_t`	定义 UART 事件类型（枚举）	`UART_EVENT_RX_FULL`	枚举值	接收缓冲区满（单次接收完成，如 1 字节）	回调函数中判断事件类型，执行对应逻辑（如继续接收 / 处理错误）
		`UART_EVENT_TX_EMPTY`	枚举值	发送缓冲区空（可写入下一字节）
		`UART_EVENT_END_TRANSFER`	枚举值	整个传输完成（所有字节发送 / 接收完毕）
		`UART_EVENT_ERROR`	枚举值	通信错误（校验错 / 帧错误 / 溢出错误）
`uart_callback_t`	定义回调函数签名（函数类型）	函数原型：`void ()(void driverState, uart_event_t event, void* userData)`	函数指针类型	`driverState`：`lpuart_state_t`指针；`event`：事件类型；`userData`：用户参数	上层通过`LPUART_DRV_InstallRxCallback`安装回调，响应传输事件

二、核心函数功能（按 “功能模块” 分类）

代码中的函数按 “初始化→配置→发送→接收→中断处理→辅助操作” 划分，以下是各模块的关键函数解析：

模块 1：初始化与反初始化（驱动 “启动 / 关闭”）

这是使用 LPUART 的第一步，负责 “硬件初始化、状态复位、中断配置”。

函数名	核心功能	关键逻辑
LPUART_DRV_GetDefaultConfig	获取默认配置	给lpuart_user_config_t填充默认值（波特率 9600、无校验、8 位数据位、1 位停止位、中断传输），避免用户手动填充所有参数。
LPUART_DRV_Init	初始化 LPUART	1. 校验参数合法性（如实例号、状态结构体非空）；2. 配置 LPUART 硬件（波特率、校验位、数据位等，调用LPUART_DRV_SetBaudRate）；3. 创建同步信号量（rxComplete/txComplete，用于阻塞传输）；4. 安装中断处理函数（INT_SYS_InstallHandler）并使能中断；5. 保存状态结构体指针（s_lpuartStatePtr），标记驱动已初始化。
LPUART_DRV_Deinit	反初始化 LPUART	1. 等待发送完成（避免数据残留）；2. 销毁同步信号量；3. 禁用中断并恢复默认中断处理函数；4. 清空状态结构体指针，标记驱动未初始化。

模块 2：通信参数配置（动态调整硬件参数）

用于初始化后修改 LPUART 的核心通信参数（如波特率）。

函数名	核心功能	关键逻辑
LPUART_DRV_SetBaudRate	设置波特率	1. 校验当前无传输（isTxBusy/isRxBusy为false）；2. 计算波特率分频系数（sbr）和过采样率（osr），确保实际波特率与期望偏差最小；3. 配置 LPUART 硬件寄存器（写入osr和sbr）。
LPUART_DRV_GetBaudRate	获取当前波特率	读取硬件寄存器的osr和sbr，结合 LPUART 时钟频率，计算当前实际波特率并返回。

模块 3：数据发送（三种传输方式：阻塞、轮询、非阻塞）

驱动提供三种发送接口，适配不同场景（如 “需要等待发送完成”“不允许阻塞”）。

函数名	传输方式	核心功能	适用场景
LPUART_DRV_SendDataBlocking	阻塞	发送数据后，阻塞等待传输完成（通过osSemWait等待txComplete信号量），函数返回即表示传输结束（成功 / 超时 / 错误）。	需确保数据发送完成后再执行后续逻辑（如发送指令后等待响应）。
LPUART_DRV_SendDataPolling	轮询	不依赖中断，通过循环查询 “发送缓冲区空” 标志（LPUART_TX_DATA_REG_EMPTY），直到所有数据发送完成。	不允许使用中断的场景（如裸机、低功耗场景），但会占用 CPU 资源。
LPUART_DRV_SendData	非阻塞	启动发送后立即返回，传输过程由中断 / DMA 完成；上层需通过LPUART_DRV_GetTransmitStatus查询状态，或通过回调函数获取结果。	不希望阻塞 CPU 的场景（如多任务系统、实时性要求高的应用）。
LPUART_DRV_GetTransmitStatus	-	查询发送状态（成功 / 忙碌 / 错误），并返回剩余待发送字节数。	非阻塞发送时，上层判断传输是否完成。
LPUART_DRV_AbortSendingData	-	终止正在进行的非阻塞发送，标记状态为STATUS_UART_ABORTED。	紧急情况下需要停止发送（如超时、错误）。

模块 4：数据接收（三种传输方式：阻塞、轮询、非阻塞）

与发送对应，接收也提供三种接口，核心逻辑是 “将硬件接收的数据存入缓冲区”。

函数名	传输方式	核心功能	适用场景
LPUART_DRV_ReceiveDataBlocking	阻塞	启动接收后，阻塞等待接收完成（通过osSemWait等待rxComplete信号量），函数返回即表示数据接收完毕。	需等待数据接收后再处理（如接收传感器数据后解析）。
LPUART_DRV_ReceiveDataPolling	轮询	不依赖中断，通过循环查询 “接收缓冲区满” 标志（LPUART_RX_DATA_REG_FULL），直到所有数据接收完成；同时检测接收错误（校验错、帧错误等）。	不允许使用中断的场景，需手动处理错误。
LPUART_DRV_ReceiveData	非阻塞	启动接收后立即返回，接收过程由中断 / DMA 完成；上层通过LPUART_DRV_GetReceiveStatus查询状态，或通过回调函数获取接收结果。	不希望阻塞 CPU 的场景（如多任务系统）。
LPUART_DRV_GetReceiveStatus	-	查询接收状态（成功 / 忙碌 / 错误），并返回剩余待接收字节数。	非阻塞接收时，上层判断接收是否完成。
LPUART_DRV_AbortReceivingData	-	终止正在进行的非阻塞接收，标记状态为STATUS_UART_ABORTED。	紧急情况下需要停止接收（如超时、错误）。

模块 5：回调函数管理（上层与驱动的 “事件通知”）

通过回调函数，驱动可在 “数据接收满、传输完成、出错” 时主动通知上层，无需上层轮询。

函数名	核心功能	关键逻辑
LPUART_DRV_InstallRxCallback	安装接收回调	将用户实现的接收回调函数（uart_callback_t）和参数存入lpuart_state_t，接收事件触发时调用该函数。
LPUART_DRV_InstallTxCallback	安装发送回调	类似接收回调，发送事件（如发送空、发送完成）触发时调用用户函数。

模块 6：中断处理（驱动的 “核心事件响应”）

中断是 “非阻塞传输” 的核心，代码中通过中断处理函数实现 “实时响应硬件事件”，所有中断函数均为static（内部调用，不对外暴露）。

函数名	核心功能	关键逻辑
LPUART_DRV_IRQHandler	总中断入口	LPUART 中断触发时，首先调用该函数；它会分类型处理： 1. 错误中断（调用LPUART_DRV_ErrIrqHandler）； 2. 接收满中断（调用LPUART_DRV_RxIrqHandler）； 3. 发送空中断（调用LPUART_DRV_TxEmptyIrqHandler）； 4. 发送完成中断（调用LPUART_DRV_TxCompleteIrqHandler）。
LPUART_DRV_RxIrqHandler	接收满中断处理	1. 调用LPUART_DRV_GetData，将硬件接收的数据存入rxBuff； 2. 更新接收进度（rxBuff指针后移，rxSize递减）； 3. 若接收完成（rxSize == 0），调用接收回调（如UART_EVENT_RX_FULL），并终止接收（LPUART_DRV_CompleteReceiveDataUsingInt）。
LPUART_DRV_TxEmptyIrqHandler	发送空中断处理	1. 调用LPUART_DRV_PutData，将txBuff的数据写入硬件发送缓冲区； 2. 更新发送进度（txBuff指针后移，txSize递减）； 3. 若发送完成（txSize == 0），禁用发送空中断，启用发送完成中断。
LPUART_DRV_ErrIrqHandler	错误中断处理	检测错误类型（溢出错误、帧错误、校验错误、噪声错误），标记接收状态，终止接收，并调用回调（UART_EVENT_ERROR）。

模块 7：辅助函数（驱动内部工具）

这些函数是static修饰的内部函数，用于封装重复操作，简化核心逻辑。

函数名	核心功能
LPUART_DRV_SetTxBuffer LPUART_DRV_SetRxBuffer	设置发送 / 接收缓冲区指针和长度，支持 “连续传输”（如接收满后，通过回调调用该函数配置下一个缓冲区）。
LPUART_DRV_PutData	根据数据位长度（8/9/10 位），将txBuff的数据写入 LPUART 硬件发送寄存器。
LPUART_DRV_GetData	根据数据位长度，从 LPUART 硬件接收寄存器读取数据，存入rxBuff。
LPUART_DRV_StartSendDataUsingInt LPUART_DRV_CompleteSendDataUsingInt	中断发送的 “启动 / 终止”：启动时初始化发送状态、使能发送中断；终止时禁用中断、更新状态、释放信号量。

三、驱动整体工作流程（以 “中断接收” 为例）

结合之前你关注的 “逐字节连续接收”，用一个实际场景串联驱动的核心操作：

初始化：上层调用LPUART_DRV_GetDefaultConfig获取默认配置，修改后调用LPUART_DRV_Init初始化硬件和驱动状态；
安装回调：调用LPUART_DRV_InstallRxCallback，安装自定义的rxCallback（如你之前的 “接收满则配置下一次接收” 函数）；
启动接收：调用LPUART_DRV_ReceiveData（非阻塞），传入接收缓冲区buffer和长度（如 1 字节）；
中断触发：硬件接收 1 字节后，触发UART_EVENT_RX_FULL中断，调用LPUART_DRV_RxIrqHandler；
回调处理：中断处理函数调用rxCallback，在回调中判断 “是否收到\n或缓冲区满”，若未满足则调用LPUART_DRV_SetRxBuffer配置下一次接收；
接收完成：当收到\n或缓冲区满时，回调中不再配置下一次接收，接收过程终止。