基于赤菟V307 MCU的八串口服務(wù)器設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)介

串口服務(wù)器，提供串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)的功能，將串口轉(zhuǎn)換成TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)接口，實(shí)現(xiàn)串口和網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸，擴(kuò)展串口設(shè)備的通訊距離。

赤菟V307是搭載沁恒自研RISC-V內(nèi)核青稞V4F的高性能互聯(lián)型MCU，主頻支持144MHz，支持硬件浮點(diǎn)運(yùn)算（FPU），提供八個(gè)UART接口、USB2.0高速接口（480Mbps）并內(nèi)置了PHY收發(fā)器、千兆以太網(wǎng)MAC并集成10M PHY、2個(gè)CAN接口等豐富的外設(shè)資源。

基于八個(gè)UART接口、10M以太網(wǎng)的強(qiáng)大外設(shè)，通過(guò)單片赤菟V307即可實(shí)現(xiàn)八串口服務(wù)器，每個(gè)串口獨(dú)立工作。

源碼倉(cāng)庫(kù)地址：https://github.com/openwch/ch32v307/tree/main/Application/8_uarts_server

網(wǎng)口端設(shè)計(jì)

網(wǎng)口端采用的是開(kāi)源的輕量級(jí)TCP/IP協(xié)議棧LwIP，可以輕松實(shí)現(xiàn)赤菟V307網(wǎng)口端的TCP、UDP通信。

例程中默認(rèn)開(kāi)啟的是TCP Client模式，采用單向循環(huán)鏈表的方式接收TCP Server發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。

當(dāng)串口端接收到數(shù)據(jù)時(shí)，直接啟動(dòng)TCP Client的發(fā)送函數(shù)，并更新隊(duì)列的讀指針。

串口端設(shè)計(jì)

串口端為了加快數(shù)據(jù)的收發(fā)，采用DMA循環(huán)隊(duì)列的方式接收數(shù)據(jù)，通過(guò)查詢接收DMA 傳輸數(shù)據(jù)數(shù)目寄存器CNTR，與上一次該值進(jìn)行比較，有變化則說(shuō)明串口接收到數(shù)據(jù)，此時(shí)便更新隊(duì)列寫指針，并計(jì)算隊(duì)列中數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

根據(jù)網(wǎng)口接收端的鏈表中的數(shù)據(jù)地址及長(zhǎng)度，啟動(dòng)串口端的發(fā)送DMA進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。

多任務(wù)設(shè)計(jì)

通過(guò)RT-Thread操作系統(tǒng)，創(chuàng)建兩個(gè)線程，分別為用于網(wǎng)口端接收數(shù)據(jù)的“eth_rev”線程和用于串口端接收數(shù)據(jù)的“uart_rev”線程。

采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式進(jìn)行這兩個(gè)線程的調(diào)度，當(dāng)“eth_rev”線程收到網(wǎng)口端的數(shù)據(jù)時(shí)，啟動(dòng)串口端的發(fā)送DMA將數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送出去；當(dāng)“uart_rev”線程收到串口端的數(shù)據(jù)時(shí)，啟動(dòng)網(wǎng)口端的發(fā)送函數(shù)將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)口發(fā)送出去，這樣就實(shí)現(xiàn)了串口和網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。

驗(yàn)證

串口默認(rèn)波特率為115200，實(shí)測(cè)八個(gè)串口獨(dú)立工作，可以實(shí)現(xiàn)收發(fā)10+KB/s的速度。

該例程目前僅實(shí)現(xiàn)了TCP Client的收發(fā)，還有TCP Server、UDP Server/Client等需要完善，希望各位開(kāi)發(fā)者能夠積極提交pr，一起完善該項(xiàng)目。可添加微信15950380583為好友，注明：赤菟V307，邀請(qǐng)您進(jìn)入沁恒RISC-V MCU開(kāi)發(fā)者微信交流群，一起玩轉(zhuǎn)RISC-V MCU。