实验3

• 课程文档：README.md

任务3-0

• 要加预编译指令 #define PART_TM4C1294NCPDT. 可在源代码 #include "driverlib/pin_map.h" 之前加，也可在编译指令中指明（课程指导视频采用此方式）. API 函数 GPIOPinConfigure 的源码注释节选：

  The available mappings are supplied on a per-device basis in pin_map.h. The PART_<partno> defines controls which set of defines are included so that they match the device that is being used. For example, PART_TM4C129XNCZAD must be defined in order to get the correct pin mappings for the TM4C129XNCZAD device.

• 例程 exp3_0.c 将按键状态变化的检测写在 ISR void SysTick_Handler(void) 中，用 FSM 实现（状态号记录在全局变量 key_state 中，在其状态转移动作 C01 中修改全局变量 run_state.
  • 也可在主循环中实现按键状态变化的检测，参见实验2文档.

任务3-1

• 各 ISR 函数名定义见 startup_TM4C129.s. 查出 UART0 的 ISR 名为 UART0_Handler.

DCD     UART0_Handler             ;   5: UART0 Rx and Tx

中断源见 inc/hw_ints.h.

• 可能需要 #include "inc/tm4c1294ncpdt.h" (TM4C1294NCPDT Register Definitions).
  • 官方解决方案：包含 hw_ints.h.
• UART 串口通信原理参见：工程实践与科技创新II-A_3.1UART串口通信 (sjtu.edu.cn)，提供了以非阻塞方式收发信息的流程。

  • FIFO 的中断触发深度，推荐 Rx 的尽量深，Tx 的尽量浅:

    UARTFIFOLevelSet(UART0_BASE, UART_FIFO_TX1_8, UART_FIFO_RX7_8);     // Sets the FIFO level at which interrupts are generated.
    

任务3-2

• 不支持动态申请内存？calloc？
• 在主循环中处理接收到的命令。
• FSM 规则：
  • 状态定义. 0-IDLE（空闲）；1-BUSY_RX（接收忙）；2-BUSY_TX（处理或发送忙）.
  • 状态动作. 0-无；1-接收时间窗计数进行，把进入 UART Rx FIFO 的数据以非阻塞方式全部存入命令接收缓存区（直至缓存区满）；2-执行命令（若合法）、决定 UART 回传内容、将回传内容（若有）写入命令发送缓存区、置命令发送缓存区相关标志并关写允许（若有写入）、以非阻塞方式将命令发送缓存区的数据（若有）送到 UART Tx FIFO.
    • 注：接收时间窗应大于一次接收所需的时间，否则将出现难以预料的错误
    • UART串口非阻塞式通信实现的是课程视频提供的思路
  • 状态转移条件. C01-发生 UART_RX 或 UART_RT 中断；C12-接收计时结束；C20-命令（若合法）执行完毕，且回传内容（若有）已全部送到 UART Tx FIFO.
  • 状态转移动作. C01-接收时间计数器复位、接收缓存区复位、将第一个字符存入接收缓存区；C12-关命令接收缓存区写允许，发送缓存区复位（包括开写允许）；C20-无.
• 选 20ms 的接收时间，经实验，可以承受 24ms 以上的命令发送间隔。

任务3-3

• 收发时，源代码和PC端串口通讯软件的字符编码应保持一致。
• 可添加到任务3-2中。FSM 规则作以下修改：
  • 新增状态转移条件C02：定时1秒到；
  • 新增状态转移动作C02：关命令接收缓存区写允许、发送缓存区复位（包括开写允许）、将报时信息写入发送缓存区、关发送缓存区写允许；
  • 修改状态转移条件C20：命令（若有且合法）执行完毕，且回传内容（若有）已全部送到 UART Tx FIFO.
• FSM 规则：
  • 状态定义. 0-IDLE（空闲）；1-BUSY_RX（接收忙）；2-BUSY_TX（处理或发送忙）.
  • 状态动作. 0-无；1-接收时间窗计数进行，把进入 UART Rx FIFO 的数据全部存入命令接收缓存区（直至缓存区满）；2-执行命令（若合法）、决定 UART 回传内容、将回传内容（若有）写入命令发送缓存区、置命令发送缓存区相关标志并关写允许（若有写入）、以非阻塞方式将命令发送缓存区的数据（若有）送到 UART Tx FIFO.
  • 状态转移条件. C01-发生 UART_RX 或 UART_RT 中断；C12-接收计时结束；C20-命令（若有且合法）执行完毕，且回传内容（若有）已全部送到 UART Tx FIFO；C02-定时1秒到.
  • 状态转移动作. C01-接收时间计数器复位、接收缓存区复位、将第一个字符存入接收缓存区；C12-关命令接收缓存区写允许，发送缓存区复位（包括开写允许）；C20-无；C02-关命令接收缓存区写允许、发送缓存区复位（包括开写允许）、将报时信息写入发送缓存区、关发送缓存区写允许.
• FSM 细节：
  • 报时信息已准备好，但未发送完毕时（状态2），会忽略对时指令，且不会产生新的报时信息
  • 报时信息准备中，收到对时指令，会转而执行对时，造成本次报时被跳过

表3-4 不同的波特率对UART通信的影响