嵌入式Linux学习笔记

1.文件操作命令

2.VI编辑器的部分命令

3.Uboot命令设置环境变量

4. uboot 的顶层 Makefile的重点是“make xxx_defconfig”和“make”这两个命令，分别如下：

5.在串口SecureCRT中利用uboot启动Linux内核的两种方式

6.Linux内核移植到开发板上也可以反过来想：即为向Linux内核文件中添加自己型号对应的开发板（自己型号的芯片）---（具体即为添加zImage:Linux镜像文件和.dtb：设备树文件）

7.反向不归零编码NRZI与位填充：

8.串口基本概念

全双工

低位先行

TXD发、RXD接

起始位 | 数据位 | 校验位 | 停止位

0 8-9位奇/偶校验 1

通讯前的约定（协议）用串口时双方要协定好没传输一个数据需要多少秒（约定好波特率）

奇偶校验位

数据位+校验位个数位奇数个，则正确

波特率bps，每一秒传输数据的位数

传输：

可以直接连接一个模块

也可以连接一个电平转换芯片把TTL电平转换为RS485或者RS232

9.串口的三种编程方式

注意：中断方式和DMA方式

第一个Transmit都是使能中断，然后在中断中完成传输，在中断的最后有一个回调函数callback，callback为_weak函数，用户可以自己去写具体要求

1、查询方式

收/发数据时需要不停查看相应寄存器是否为空

2、中断方式

Transmit_IT使能中断

callback会给反馈，但也是会经常打断cpu

3、DMA

使用中断方式时，在传输、接收数据时，会发生中断，还需要 CPU 执行中断处理函数。有另外一种方法： DMA（Direct Memory Access），它可以直接在 2 个设备之间传递数据，无需 CPU 参与

DMA就是跑腿的

uart编程

查询方式不常用、其他两个方式用的多

三种方式，只实现串口2发送、串口4接收；

串口2接收、4发送省去；

中断方式：

收到一个字符就会产生一个中断，就会去中断cpu；DMA是接收完所有字符才产生一次中断

具体实现：

首先要使能中断

代码

static volatile int g_uart2_tx_complete = 0;//用来判断是否完成
static volatile int g_uart4_rx_complete = 0;void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{//数据返送完毕，中断函数会调用这个回调函数if(huart == &huart2){g_uart2_tx_complete = 1;//数据发送完后就会置成1，wait看到1则置为0表示完成、如果一直是0直到超时则返回-1表示失败}
}int Wait_UART2_Tx_Complete(int timeout)
{while(g_uart2_tx_complete == 0 && timeout){vTaskDelay(1);timeout--;};if(timeout == 0)//超时return -1;else{g_uart2_tx_complete = 0;return 0;}
}void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{//数据返送完毕，中断函数会调用这个回调函数if(huart == &huart4){g_uart4_rx_complete = 1;//数据发送完后就会置成1，wait看到1则置为0表示完成、如果一直是0直到超时则返回-1表示失败}
}int Wait_UART4_Rx_Complete(int timeout)
{while(g_uart4_rx_complete == 0 && timeout){vTaskDelay(1);timeout--;}if(timeout == 0)//超时return -1;else{g_uart4_rx_complete = 0;return 0;}
}

extern UART_HandleTypeDef huart4;
extern UART_HandleTypeDef huart2;//发送
int Wait_UART2_Tx_Complete(int timeout);
//接收
int Wait_UART4_Rx_Complete(int timeout);/* USER CODE END Variables */
/* Definitions for defaultTask */
osThreadId_t defaultTaskHandle;
const osThreadAttr_t defaultTask_attributes = {.name = "defaultTask",.priority = (osPriority_t) osPriorityNormal,.stack_size = 128 * 4
};/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN FunctionPrototypes *///任务函数
static void SPILCDTaskFunction( void *pvParameters )
{char bur[100];int cnt = 0;while(1){sprintf(bur, "lcd task test:%d" ,cnt++);//Draw_String(0, 0 , bur, 0x0000ff00, 0);vTaskDelay(1000);}}static void CH1_URAT2_TxTaskFunction( void *pvParameters )
{uint8_t c = 0;while(1){//发数据HAL_UART_Transmit_IT(&huart2, &c, 1);Wait_UART2_Tx_Complete(100);//等待发送完成vTaskDelay(500);c++;}
}static void CH2_URAT4_RxTaskFunction( void *pvParameters )
{uint8_t c = 0;char bur[100];int cnt = 0;HAL_StatusTypeDef err;while(1){//接收数据err = HAL_UART_Receive_IT(&huart4, &c, 1);//串口、内容地坿、长度㿁超旿if(Wait_UART4_Rx_Complete(10) == 0)//=0表示接收完成{sprintf(bur,"receive dataset : 0x:%02x, numember:%d",c, cnt++);Draw_String(0, 0, bur, 0x0000ff00, 0);}else{HAL_UART_AbortReceive_IT(&huart4);//超时或者出错则调用终止中断接收的函数}}}

原理

DMA方式：

在dma传输过程中不产生中断，传输完指定数量的数据后产生中断；

dma只会去中断cpu一次；

优点：DMA优势就在于可以接收很多数据；

源 | 目的 | 长度

发送：内存的源地址++、TDR

接收：RDR 、目的地址++

配置DMA

原理

代码

就只是把中断的代码的这些换了

效率最高的UART编程方式：

是什么？

正常的三种编程方式1启动2等待完成，一般是等到如下图设置的1000个字节都收到后停止，但是其他比如完整的数据收到了没到1000字节，以及长时间未响应、产生error就要用到IDLE中断；

等待完成如果已经收到完整的数据但是没有达到如下如1000个字节，那么就要靠IDLE中断来告知收到完整数据了。

问题：中断和DMA每次都要手工使能中断/启动DMA，如果代码里面有其他长时间的任务没结束，第二次就要等这个任务结束后才启动下一次；

方法：一开始就启动DMA

使用DAM+IDLE中断:

其他方式都可以用IDLE但是DMA是最好的，中断方式没有必要用这个，因为他要及时的获取数字每读到一个字节、就产生一次中断，去中断一次cpu

空闲而停止mcu检测到长的停止时间，就会产生IDLE中断

操作

1、一开始就使能IDLE的这个函数

2、实现回调函数

回调函数创建队列都是在中断函数中实现的，回调函数就是在中断函数中调用的

中断里面写队列要有一个后缀FromISR

在freertos里面调用uart

多了freertos队列

应该怎么做？

代码

static volatile int g_uart2_tx_complete = 0;//用来判断是否完成
static volatile int g_uart4_rx_complete = 0;
static uint8_t g_uart4_rx_buf[100];//定义一个buff来存接收到的数据
static QueueHandle_t g_xUART4_RX_Queue;//创建队列void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{//数据返鿁完毕，中断函数会调用这个回调函敿if(huart == &huart2){g_uart2_tx_complete = 1;//数据发鿁完后就会置房1，wait看到1则置丿0表示完成、如果一直是0直到超时则返囿-1表示失败}
}int Wait_UART2_Tx_Complete(int timeout)
{while(g_uart2_tx_complete == 0 && timeout){vTaskDelay(1);timeout--;};if(timeout == 0)//超时return -1;else{g_uart2_tx_complete = 0;return 0;}
}//接收完毕
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{//数据返鿁完毕，中断函数会调用这个回调函敿if(huart == &huart4){g_uart4_rx_complete = 1;//数据发鿁完后就会置房1，wait看到1则置丿0表示完成、如果一直是0直到超时则返囿-1表示失败//收到数据后把收到的数据存入buff，写队列for(int i = 0 ; i < 100; i++){xQueueSendFromISR(g_xUART4_RX_Queue,&g_uart4_rx_buf[i], NULL);}//重新启动DMA+IDLEHAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart4, g_uart4_rx_buf, 100);}
}//void event，接收空闲,表示数据已经接收完成，但是还没到DMA接收设置的值
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{if(huart == &huart4){g_uart4_rx_complete = 1;//写队列for(int i = 0 ; i < Size; i++){xQueueSendFromISR(g_xUART4_RX_Queue,&g_uart4_rx_buf[i], NULL);}//重新启动DMA+IDLEHAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart4, g_uart4_rx_buf, 100);}}//void error：重新启动DMA+IDLE
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{//重启DMA+IDLEHAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart4, g_uart4_rx_buf, 100);
}int Wait_UART4_Rx_Complete(int timeout)
{while(g_uart4_rx_complete == 0 && timeout){vTaskDelay(1);timeout--;}if(timeout == 0)//超时return -1;else{g_uart4_rx_complete = 0;return 0;}
}//读数据，app从队列中读数据不从串口读数据了int UART4_GetData(uint8_t *pData)
{xQueueReceive(g_xUART4_RX_Queue,pData, portMAX_DELAY);return 0;
}void UART4_RX_Start(void)
{//开始前把上面定义好的队列创建处来g_xUART4_RX_Queue = xQueueCreate( 200, 1 );//启动接收HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart4, g_uart4_rx_buf, 100);//收到的数据保存在哪里，要定义一个buff;收到后回调函数就会被调用
}

extern UART_HandleTypeDef huart4;
extern UART_HandleTypeDef huart2;
void UART4_RX_Start(void);
int UART4_GetData(uint8_t *pData);//发鿿
int Wait_UART2_Tx_Complete(int timeout);
//接收
int Wait_UART4_Rx_Complete(int timeout);/* USER CODE END Variables */
/* Definitions for defaultTask */
osThreadId_t defaultTaskHandle;
const osThreadAttr_t defaultTask_attributes = {.name = "defaultTask",.priority = (osPriority_t) osPriorityNormal,.stack_size = 128 * 4
};/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN FunctionPrototypes *///任务函数
static void SPILCDTaskFunction( void *pvParameters )
{char bur[100];int cnt = 0;while(1){sprintf(bur, "lcd task test:%d" ,cnt++);//Draw_String(0, 0 , bur, 0x0000ff00, 0);vTaskDelay(1000);}}static void CH1_URAT2_TxTaskFunction( void *pvParameters )
{uint8_t c = 0;while(1){//发数捿HAL_UART_Transmit_DMA(&huart2, &c, 1);Wait_UART2_Tx_Complete(100);//等待发鿁完房vTaskDelay(500);c++;}
}static void CH2_URAT4_RxTaskFunction( void *pvParameters )
{uint8_t c = 0;char bur[100];int cnt = 0;HAL_StatusTypeDef err;while(1){//一开头就调用这个函数来调用到IDLEUART4_RX_Start();err = UART4_GetData(&c);//读到的数据保存在cif(err == 0)//=0表示接收完成{sprintf(bur,"receive dataset : 0x:%02x, numember:%d",c, cnt++);Draw_String(0, 0, bur, 0x0000ff00, 0);}else{HAL_UART_DMAStop(&huart4);//超时或迅出错则调用终止中断接收的函敿}}}

200个数据，每个数据一个字节

面向对象封装UART

构造处结构体，包含uart里面的初始话函数、构造函数等等；

串口的DMA设置：

前面只设置了uart2发送和uart4接收；

现在设置uart4接收和uart2发送；

源地址叠加和目的地址是否叠加在前面写了；

发送一定是内存到外设，接收则相反

编写代码：

uart接收复制uart4接收，等待、获取数据、启动函数（等待接收函数不需要了删除即可，直接等待队列完成）；

callback直接在callback里面复制；

getData设置超时时间；

等待函数去掉，等待队列就行了，换成freertos的信号量：

中断里面不能give互斥量mutex，啥是互斥量？信号量和互斥量

优先级的恢复工作不太好做

信号量：启动DAM、等待信号量、释放信号量（在回调函数）

过程原理

二进制信号量先定义出来->调用创建信号量函数

send函数发送出去，然后等待中断里面的callback回调函数give，计数值变成1

send函数take拿走这个1；

怎么封装的？

声明和定义结构体

把uart里面的这些函数封装起来

怎么封装函数

把这几个函数放入结构体中

这个结构体的成员函数如下，这样就能直接定义出这个结构体，用->来初始化、发数据、收数据

代码

#include "uart_device.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>extern struct UART_Device g_uart2_dev;
extern struct UART_Device g_uart4_dev;static struct UART_Device *g_uart_devices[] = {&g_uart2_dev, &g_uart4_dev};//根据名字遍历这个指针，返回结构体地址
struct UART_Device * GetUARDevice(char *name)
{int i = 0;for(i = 0; i < sizeof(g_uart_devices)/sizeof(g_uart_devices[0]); i++){if(!strcmp(name, g_uart_devices[i]->name))return g_uart_devices[i];}return NULL;
}

#ifndef __UART_DEVICE_H
#define __UART_DEVICE_H#include <stdint.h>struct UART_Device {char *name;int (*Init)( struct UART_Device *pDev, int baud, char parity, int data_bit, int stop_bit);int (*Send)( struct UART_Device *pDev, uint8_t *datas, uint32_t len, int timeout);int (*RecvByte)( struct UART_Device *pDev, uint8_t *data, int timeout);
};struct UART_Device *GetUARDevice(char *name);#endif /* __UART_DEVICE_H */

//任务函数
static void SPILCDTaskFunction( void *pvParameters )
{char bur[100];int cnt = 0;while(1){sprintf(bur, "lcd task test:%d" ,cnt++);//Draw_String(0, 0 , bur, 0x0000ff00, 0);vTaskDelay(1000);}}static void CH1_URAT2_TxTaskFunction( void *pvParameters )
{ uint8_t c = 0;struct UART_Device *pdev = GetUARDevice("uart2");pdev->Init(pdev , 115200, 'N', 8, 1);while(1){pdev->Send(pdev, &c, 1, 100);vTaskDelay(500);c++;}
}static void CH2_URAT4_RxTaskFunction( void *pvParameters )
{uint8_t c = 0;char bur[100];int cnt = 0;int err;struct UART_Device *pdev = GetUARDevice("uart4");pdev->Init(pdev , 115200, 'N', 8, 1);while(1){err = pdev->RecvByte(pdev, &c, 100);if(err == 0)//=0表示接收完成{sprintf(bur,"receive dataset : 0x:%02x, numember:%d",c, cnt++);Draw_String(0, 0, bur, 0x0000ff00, 0);}else{//HAL_UART_DMAStop(&huart4);//超时或迅出错则调用终止中断接收的函敿}}}/* USER CODE END FunctionPrototypes *//*** @brief  FreeRTOS initialization* @param  None* @retval None*/
void MX_FREERTOS_Init(void) {/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* USER CODE BEGIN RTOS_MUTEX *//* add mutexes, ... *//* USER CODE END RTOS_MUTEX *//* USER CODE BEGIN RTOS_SEMAPHORES *//* add semaphores, ... *//* USER CODE END RTOS_SEMAPHORES *//* USER CODE BEGIN RTOS_TIMERS *//* start timers, add new ones, ... *//* USER CODE END RTOS_TIMERS *//* USER CODE BEGIN RTOS_QUEUES *//* add queues, ... *//* USER CODE END RTOS_QUEUES *//* creation of defaultTask */defaultTaskHandle = osThreadNew(StartDefaultTask, NULL, &defaultTask_attributes);/* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS *//* add threads, ... */xTaskCreate(SPILCDTaskFunction, // 函数指针, 任务函数"spi_lcd_task", // 任务的名孿200, // 栈大尿,单位为word,10表示40字节NULL, // 调用任务函数时传入的参数osPriorityNormal, // 优先线NULL ); // 任务句柄, 以后使用它来操作这个任务xTaskCreate(CH1_URAT2_TxTaskFunction, // 函数指针, 任务函数"ch1_uart2_tx_task", // 任务的名孿200, // 栈大尿,单位为word,10表示40字节NULL, // 调用任务函数时传入的参数osPriorityNormal, // 优先线NULL ); // 任务句柄, 以后使用它来操作这个任务xTaskCreate(CH2_URAT4_RxTaskFunction, // 函数指针, 任务函数"ch2_uart4_rx_task", // 任务的名孿200, // 栈大尿,单位为word,10表示40字节NULL, // 调用任务函数时传入的参数osPriorityNormal, // 优先线NULL ); // 任务句柄, 以后使用它来操作这个任务/* USER CODE END RTOS_THREADS *//* USER CODE BEGIN RTOS_EVENTS *//* add events, ... *//* USER CODE END RTOS_EVENTS */}

static SemaphoreHandle_t g_UART2_TX_Semaphore;
static uint8_t g_uart4_rx_buf[100];//定义丿个buff来存接收到的数据
static QueueHandle_t g_xUART4_RX_Queue;//创建队列static SemaphoreHandle_t g_UART4_TX_Semaphore;
static uint8_t g_uart2_rx_buf[100];
static QueueHandle_t g_xUART2_RX_Queue;
struct UART_Device;//表示这是一个结构体类型//send callback
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{//数据返鿁完毕，中断函数会调用这个回调函敿if(huart == &huart2){xSemaphoreGiveFromISR(g_UART2_TX_Semaphore, NULL);}if(huart == &huart4){xSemaphoreGiveFromISR(g_UART4_TX_Semaphore, NULL);}}//receive callback
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{//数据返鿁完毕，中断函数会调用这个回调函敿if(huart == &huart4){//收到数据后把收到的数据存入buff，写队列for(int i = 0 ; i < 100; i++){xQueueSendFromISR(g_xUART4_RX_Queue,&g_uart4_rx_buf[i], NULL);}//重新启动DMA+IDLEHAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart4, g_uart4_rx_buf, 100);}if(huart == &huart2){//收到数据后把收到的数据存入buff，写队列for(int i = 0 ; i < 100; i++){xQueueSendFromISR(g_xUART2_RX_Queue,&g_uart2_rx_buf[i], NULL);}//重新启动DMA+IDLEHAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart2, g_uart2_rx_buf, 100);	}
}//receive  void event，接收空闿,表示数据已经接收完成，但是还没到DMA接收设置的忿
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{if(huart == &huart4){//写队刿for(int i = 0 ; i < Size; i++){xQueueSendFromISR(g_xUART4_RX_Queue,&g_uart4_rx_buf[i], NULL);}//重新启动DMA+IDLEHAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart4, g_uart4_rx_buf, 100);	}if(huart == &huart2){//写队刿for(int i = 0 ; i < Size; i++){xQueueSendFromISR(g_xUART2_RX_Queue,&g_uart2_rx_buf[i], NULL);}//重新启动DMA+IDLEHAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart2, g_uart2_rx_buf, 100);	}
}//receive void error：重新启动DMA+IDLE
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{//重启DMA+IDLEif(huart == &huart4){HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart4, g_uart4_rx_buf, 100);}if(huart == &huart2){HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart2, g_uart2_rx_buf, 100);}}//读数据，app从队列中读数据不从串口读数据亿/**************/
/**************//*  uart4接收、uart2发送  */
int UART2_Send(struct UART_Device *pDev, uint8_t *datas,uint32_t len, int timeout)
{HAL_UART_Transmit_DMA(&huart2, datas, len);//wait Semaphore 信号量if(pdTRUE == xSemaphoreTake(g_UART2_TX_Semaphore,timeout))return 0;elsereturn -1;
}int UART4_GetData(struct UART_Device *pDev,uint8_t *pData, int timeout)
{if(pdPASS == xQueueReceive(g_xUART4_RX_Queue,pData, timeout))return 0;else return -1;
}int UART4_RX_Start(struct UART_Device *pDev, int baud, char parity, int data_bit, int stop_bit)
{//弿始前把上面定义好的队列创建处板if(!g_xUART2_RX_Queue) {g_xUART4_RX_Queue = xQueueCreate( 200, 1 );//启动接收HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart4, g_uart4_rx_buf, 100);//收到的数据保存在哪里，要定义1个buff;收到后回调函数就会被调用//创建信号量g_UART4_TX_Semaphore = xSemaphoreCreateBinary();}return 0;
}/*****************/
/*  uart2接收、uart4发送  */
int UART2_GetData(struct UART_Device *pDev, uint8_t *pData, int timeout)
{if(pdPASS == xQueueReceive(g_xUART2_RX_Queue,pData, timeout))return 0;else return -1;
}int UART2_RX_Start(struct UART_Device *pDev, int baud, char parity, int data_bit, int stop_bit)
{if (!g_xUART2_RX_Queue){g_xUART2_RX_Queue = xQueueCreate(200, 1);g_UART2_TX_Semaphore = xSemaphoreCreateBinary();HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart2, g_uart2_rx_buf, 100);}return 0;
}int UART4_Send(struct UART_Device *pDev, uint8_t *datas,uint32_t len, int timeout)
{HAL_UART_Transmit_DMA(&huart4, datas, len);//wait Semaphore 信号量if(pdTRUE == xSemaphoreTake(g_UART4_TX_Semaphore,timeout))return 0;elsereturn -1;
}struct UART_Device g_uart2_dev = {"uart2", UART2_RX_Start, UART2_Send, UART2_GetData};
struct UART_Device g_uart4_dev = {"uart4", UART4_RX_Start, UART4_Send, UART4_GetData};

编写遇到的问题

1、./Core/Src/usart.c(377): warning: passing 'volatile uint8_t [100]' to parameter of type 'uint8_t *' (aka 'unsigned char *') discards qualifiers [-Wincompatible-pointer-types-discards-qualifiers]