嵌入式 - UART使用进阶

最新推荐文章于 2025-10-28 19:11:23 发布

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最新推荐文章于 2025-10-28 19:11:23 发布 · 1.6k 阅读

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#单片机

文章探讨了如何通过使用中断、硬件FIFO和软件循环缓冲区来提高UART接口的效率。中断允许在UART不活动时执行其他任务，FIFO减少了等待发送和接收字符的时间，而循环缓冲区则解决了数据传输速率与处理速度不匹配的问题。采用生产者-消费者模型管理发送和接收数据，确保数据传输的同步和高效。

UART – Advanced Features

概要 / Overview

最简单直接的使用UART接口的方式，是在轮循操作中来设置和处理UART接口。轮询式UART的问题是轮询方式本身就是低效率的。如果我们的UART被配置为115200的波特率和8N1，那么传输一个字符需要多长时间？每个字节的数据需要10个符号来发送。这意味着我们每秒钟可以传输11520个字符。这意味着1个字符大约需要86微秒的时间来发送。

86微秒可能看起来并不长，但如果我们的微处理器以50Mhz的速度运行，这相当于每个字符发送需要4341个时钟周期。这是一个相当多的时钟周期，为了发送一串字符中的下一个字符而要一直等待。

我们将研究一些硬件和软件技术，以减少我们等待数据传输或接收的时间。

中断 / Interrupts

减少等待UART的时钟周期数的最明显方法之一是让UART产生中断。 UART中断允许主应用程序在UART不活动时执行其他任务。 UART通常产生接收和发送中断。当有新数据到达时，UART会产生一个接收中断。对于接收中断，应用程序和ISR之间的交互是非常直接的。中断服务例程将新数据放入SRAM，提醒主应用程序，并清除中断。由于中断只在数据被接收时发生，处理器可以自由地进行其他操作。

发送中断有一点不同。一些微控制器的UART在发送缓冲区为空时产生一个中断。这个中断是为了指示应用程序可以通过UART发送下一个字节。我们想要避免的是这样的情况，即应用程序没有传输数据，结果UART不断产生发送数据为空的中断。这种情况会使应用程序处于空转状态，因为UART处理程序会被不断执行。如果你使用的微控制器在Tx硬件FIFO中没有数据时不断产生Tx空中断，你可以使用以下过程来消除主应用程序的空转：

1，当UART的循环发送缓