В мире встроенных систем последовательная связь является фундаментальным методом обмена данными между устройствами. Одним из наиболее часто используемых протоколов последовательной связи является UART (универсальный асинхронный приемник-передатчик). UART позволяет устройствам передавать и получать данные асинхронно, что делает его идеальным для различных приложений. В этой статье мы углубимся в концепцию прерываний UART и рассмотрим различные методы их эффективной реализации и использования в ваших встроенных проектах.

Понимание прерываний UART:
Прерывания UART предоставляют микроконтроллеру механизм приостановки своего обычного выполнения и обработки определенных событий, происходящих во время последовательной связи. Эти события могут включать получение данных, передачу данных, ошибки и многое другое. Используя прерывания, мы можем добиться эффективного и оперативного взаимодействия, поскольку микроконтроллер может сосредоточиться на других задачах, пока не произойдет событие прерывания.

Метод 1: подход на основе опроса.
Один из самых простых методов управления связью UART — опрос. При таком подходе мы постоянно проверяем состояние UART, чтобы определить, есть ли какие-либо полученные данные или завершена ли передача. Вот пример кода на C:

void UART_Polling_Receive() {
    while (!(UART_STATUS_REGISTER & UART_RECEIVE_COMPLETE_FLAG));
    char receivedData = UART_RECEIVE_DATA_REGISTER;
    // Process the received data
}
void UART_Polling_Transmit(char data) {
    while (!(UART_STATUS_REGISTER & UART_TRANSMIT_READY_FLAG));
    UART_TRANSMIT_DATA_REGISTER = data;
    // Wait for transmission to complete
    while (!(UART_STATUS_REGISTER & UART_TRANSMIT_COMPLETE_FLAG));
}

Метод 2: использование прерывания приема UART:
В этом методе мы настраиваем микроконтроллер на генерацию прерывания всякий раз, когда данные принимаются через UART. Вот пример использования платы Arduino с Arduino IDE:

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    Serial.setTimeout(1000); // Set timeout for receiving data
    attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(RX_PIN), UART_Receive_ISR, FALLING);
}
void loop() {
    // Your main program logic
}
void UART_Receive_ISR() {
    // Data has been received, process it
    String receivedData = Serial.readString();
    // Process the received data
}

Метод 3: использование прерывания передачи UART:
Аналогично мы можем настроить микроконтроллер на генерацию прерывания после завершения передачи UART. Этот метод полезен, когда мы хотим передавать данные в фоновом режиме, не блокируя выполнение основной программы. Вот пример использования микроконтроллера STM32 с STM32Cube IDE:

void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
    // Transmission is complete, perform necessary actions
}
void main() {
    // Initialize UART and other peripherals
    while (1) {
        // Your main program logic
    }
}

Прерывания UART предоставляют мощный механизм для эффективной обработки событий последовательной связи во встроенных системах. Используя прерывания, мы можем добиться быстрого реагирования, не тратя впустую ресурсы процессора. В этой статье мы рассмотрели три метода реализации прерываний UART: подход на основе опроса, использование прерывания приема UART и использование прерывания передачи UART. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, и выбор зависит от ваших конкретных требований и платформы микроконтроллера, которую вы используете. Поэкспериментируйте с этими методами и выберите тот, который лучше всего соответствует потребностям вашего проекта.

Реализуя прерывания UART, вы можете повысить производительность и скорость реагирования ваших встроенных систем, сделав их более надежными и эффективными.