Tiva C EK-TM4C123GXL（その9) UART通信 – 株式会社インデペンデンスシステムズ横浜

Tiva C EK-TM4C123GXLを使ってみるの9回目です。前回は、タイマと割り込みでしたが、今回は、UART通信です。

以下のメーカのサイトを見ながらプログラムを作っていきます。
Getting Started with the TIVA™ C Series TM4C123G LaunchPad

更に、このサイトで下の方の、Workshop MaterialのThe workbookを見ながら作ります。
直接のPDFファイルへのリンクは、The workbook PDF です。

このPDFファイルのLab12のプログラムそのままです。詳細は、このPDFファイルのLab12のあたりを参照して下さい。前回が、Lab4で急にLab12になりましたが、UARTはデバッグをはじめ、Tiva Cとの通信に何かと使えると思いましたので、先に試してみました。

UARTというのは、Universal Asynchronous Receiver Transmitter の略でシリアル通信デバイスのことです。もともとは、IC（集積回路）のことですが、現在では技術そのものをUARTと呼んでいるようです。詳細は私では説明出来ませんので、必要な場合は、お手数ですが以下のサイト等を参考にして下さい。

エレラボドットコム UART その１基本
 UART（RS-232C）について – ハードウェアとか研究所

ここでは、とりあえず動作させてみます。特に配線等は必要なく、デバッグ用のUSBケーブルだけで動きます。
ソース全体は以下です。コメントは私が適当に付けました。参考程度に見て下さい。

一応、毎回書こうと思いますが、TivaWare付属のサンプルプログラム等を見ていると、ROM_　で始まっている関数をよく見かけますが、ROM_ の方は、ROM内蔵版です。こちらを使うとプログラム全体の大きさが小さくなりますが、ここでは特にサイズを気にする程でもないので、普通にリンクして使う、ROM_ が付いていない通常版の関数を使います。

ソース全体は以下からダウンロード出来ます。
ポーリング版
 割り込み版

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include "inc/hw_memmap.h"
#include "inc/hw_types.h"
#include "driverlib/gpio.h"
#include "driverlib/pin_map.h"
#include "driverlib/sysctl.h"
#include "driverlib/uart.h"

int main(void)
{
    //システムクロックの設定(これで結果的に50MHz)
    SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_4 | SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_OSC_MAIN | SYSCTL_XTAL_16MHZ);  
    
    //UARTとポートへのクロック供給(必須)
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_UART0);
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOA);
    
    //UARTとRX、TXの設定
    GPIOPinConfigure(GPIO_PA0_U0RX);
    GPIOPinConfigure(GPIO_PA1_U0TX);
    GPIOPinTypeUART(GPIO_PORTA_BASE, GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1);
    
    //通信速度、通信仕様の設定
    UARTConfigSetExpClk(UART0_BASE, SysCtlClockGet(), 115200,
            (UART_CONFIG_WLEN_8 | UART_CONFIG_STOP_ONE | UART_CONFIG_PAR_NONE));

    //プロンプトの表示
    UARTCharPut(UART0_BASE, 'E');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 'n');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 't');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 'e');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 'r');
    UARTCharPut(UART0_BASE, ' ');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 'T');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 'e');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 'x');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 't');
    UARTCharPut(UART0_BASE, ':');
    UARTCharPut(UART0_BASE, ' ');

    //入力された文字を返す
    while (1)
    {
        if (UARTCharsAvail(UART0_BASE)) UARTCharPut(UART0_BASE, UARTCharGet(UART0_BASE));
    }
}

このプログラムでは、while()ループのポーリングで受信データがあった場合に、そのまま受信データを送信して返しています。これをここでは、Tera Termで動作確認しました。手順は以下です。

コンパイル（メイク）
まずは、このプログラムをコンパイルします。

Tera Term（通信ソフト）の起動
もちろん、Tera Termではなくても他の通信ソフトでも可能です。このプログラムは、プロンプトが起動時に表示されるので、先に通信ソフトを起動します。Tera Termの場合は以下の手順です。

シリアル通信で接続する

以下の画面になります。

ここで、通信設定を行います。メニューから設定→シリアルポートを選択します。

ボーレートを115200に変更します。

以上で、Tera Termの起動は完了です。

次にTiva C のプログラムを起動します。

Tiva C の方でデバッグを開始します。そうすると、通信が成功すれば、以下のプロンプトが表示されます。

ここで、Tera Termから何か文字を入力してみます。通信が成功すれば、入力された文字が表示されます。（Tiva Cから返ってきます。）

これで、Tera Termとの通信の確認が出来ました。
次に処理はほぼ同じですが、割り込みを使ったプログラムです。

ソース全体は以下です。やはりコメントは参考程度に見て下さい。

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include "inc/hw_ints.h"
#include "inc/hw_memmap.h"
#include "inc/hw_types.h"
#include "driverlib/gpio.h"
#include "driverlib/interrupt.h"
#include "driverlib/pin_map.h"
#include "driverlib/sysctl.h"
#include "driverlib/uart.h"

/*
    割り込みハンドラ
    （startup_ewarm.cのベクタテーブルに登録済み）
*/
void UARTIntHandler(void)
{
    uint32_t ui32Status;

    //割り込みステータスの取得
    ui32Status = UARTIntStatus(UART0_BASE, true);

    //割り込みクリア
    UARTIntClear(UART0_BASE, ui32Status); 

    //文字数分の繰り返し
    while(UARTCharsAvail(UART0_BASE)) 
    {
        //文字を返す
        UARTCharPutNonBlocking(UART0_BASE, UARTCharGetNonBlocking(UART0_BASE)); //echo character
        
        //LED 点灯と消灯
        GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_2); 
        SysCtlDelay(SysCtlClockGet() / (1000 * 3));
        GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_2, 0);
    }
}

int main(void) {
	
    //クロックの設定、供給
    SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_4 | SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_OSC_MAIN | SYSCTL_XTAL_16MHZ);

    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_UART0);
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOA);

    //GPIOのUART設定
    GPIOPinConfigure(GPIO_PA0_U0RX);
    GPIOPinConfigure(GPIO_PA1_U0TX);
    GPIOPinTypeUART(GPIO_PORTA_BASE, GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1);

    //LEDのためのGPIO設定
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);
    GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_2);

    //UARTの通信設定
    UARTConfigSetExpClk(UART0_BASE, SysCtlClockGet(), 115200,
        (UART_CONFIG_WLEN_8 | UART_CONFIG_STOP_ONE | UART_CONFIG_PAR_NONE));

    //UARTでの割り込みの設定
    IntMasterEnable(); 
    IntEnable(INT_UART0); //UART0で割り込み化
    UARTIntEnable(UART0_BASE, UART_INT_RX | UART_INT_RT); //RXとTXのみ

    //プロンプト出力
    UARTCharPut(UART0_BASE, 'E');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 'n');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 't');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 'e');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 'r');
    UARTCharPut(UART0_BASE, ' ');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 'T');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 'e');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 'x');
    UARTCharPut(UART0_BASE, 't');
    UARTCharPut(UART0_BASE, ':');
    UARTCharPut(UART0_BASE, ' ');

    //ここでは何もしない
    while (1) //let interrupt handler do the UART echo function
    {
//    	if (UARTCharsAvail(UART0_BASE)) UARTCharPut(UART0_BASE, UARTCharGet(UART0_BASE));
    }

}

ここでは、割り込みを使っているので、ベクタテーブルへの登録が必要です。以下の前回を参照して下さい。ダウンロード出来るソースには登録してあります。
Tiva C EK-TM4C123GXL（その8) タイマと割り込み

動作はポーリングの場合と同じですが、文字の送受信時にLEDが点滅します。

今回はここまでです、次回は、UARTでの標準入出力についてです。