[原创]CC2540通过UART接收115200bps数据的方法
这个问题比较有意思，而且具有一定的普遍性，写出来和大家一起分享。
最近做了一个物联网项目，目的是为原有的一个只能通过UART接口控制的设备添加蓝牙功能。
采用的主体结构是把CC2540模块和设备通过UART连接，然后在CC2540上实现相应的Profile，手机通过Profile和CC2540通讯，而CC2540通过UART接口和设备通讯。这样子经过CC2540的转换，就可以实现用手机APP对设备进行控制了。
cc2540是TI的 蓝牙4.0（BLE）SOC芯片，特性如下：
- 256KB FALSH
- 16KB RAM
- 32MHz的单周期增强型51 Core
- 蓝牙协议栈和用户的应用程序可以在单芯片上运行
- 极低的功耗
其实整个项目都很普通，没有什么难度。除了一个地方，就是用CC2540捕捉UART数据。这里的设备数据包大小不定，最大不超过1KB。
接收UART数据不是很简单嘛？单片机都能做，为嘛这个地方会有问题呢？
因为CC2540是一颗SOC芯片，也就是个System on chip。CC2540除了运行用户的应用程序以外，还运行蓝牙4.0的协议栈，收发无线数据包相关的事件都是由协议栈自动处理。
好的，问题来了。根据TI的资料，每次处理数据包相关事件可能需要占用CPU长达几个毫秒的时间，并且在这个时间中是完全关闭中断的。
而平时我们从UART接收数据，最常用就是通过中断。配置好设备的寄存器，使得每次UART收到数据就产生一次中断，然后在中断中对数据进行读取。
115200bps的速率下1秒大约有 115200/8＝14400Byte的数据发送，1ms也就是14Byte。如果通过中断的方式来接收数据，假设CPU处理运行协议栈花了1ms时间，而这时恰好有数据过来。就会丢失14Byte，这肯定是没法用的。so，此路不通。
幸好还有更好的方法，也就是通过DMA接收数据
DMA(Direct Memory Access，直接内存存取) 是所有现代电脑的重要特色，它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依于 CPU 的大量中断负载。否则，CPU 需要从来源把每一片段的资料复制到暂存器，然后把它们再次写回到新的地方。在这个时间中，CPU 对于其他的工作来说就无法使用。
DMA的特色就是可以不经过CPU来传输数据，正适合当前这种CPU分身乏术的情况。经查DataSheet，CC2540一共有4个DMA通道，无线协议栈用掉了一个。
通过把DMA的触发源设置为UART接收到数据，传输源地址设置为UART数据寄存器，传输目的地址设置为一片Buf，并设置为每次传输源地址不变，目的地址自增。就可以在DMA实现DMA自动搬运UART数据了。
不过不管开辟多大的DMA接收Buf，也总有满的时候。当DMA Buf满了，或者需要对DMA Buf中数据进行处理的时候，就需要暂停DMA传输。而这时如果有数据进入，就会丢失。
为了解决这个问题，这里使用经典的Ping-Pang DMA操作方法。
Ping-Pang通过开启双DMA通道，实现任意时刻都有一个DMA通道在接受数据中，不会丢数据。而且通过Ping-Pang切换，DMA Buf不会满，也就可以持续接收。
这里具体实现上先开辟两次要(a,b)一主要(x)三个缓冲区，并建立两个DMA通道，分别把DMA数据传输到两个次要缓冲区a和b中。通过一个定时器在两个DMA通道之间来进行切换。每次切换到新的次要缓冲区之后，就把旧的次要缓冲区中的数据导出到主要接收缓冲x中。这样就可以在x中对数据进行处理，并且过程中不会丢失数据。
不过这里还有一个坑，那就是怎样获得DMA传输数据的长度
使用Ping-Pang 方法操作DMA时，需要不断导出已经保存在DMA Buf中的数据。这时就需要知道DMA Buf中数据的长度。有些芯片的DMA控制器有相关接口，可以直接从寄存器中读取到传输计数值。不过CC2540没有这个功能。。。TI啊TI，你这样做事情做一半，真的好么-_-#
这里显然不可以通过把DMA接收缓冲初始化为0，然后判断非0数据的长度来实现，因为UART接收到的数据可能是0。
后来想了个方法来解决。思路就是开始每一轮DMA传输之前把DMA接收缓冲区的数据初始化为固定值，比如0x00。然后把DMA控制器配置为每次传输双字节数据[1]。通过查询DataSheet，UART控制器的数据寄存器后面一字节是波特率寄存器的一部分，这是一个固定值而且不为零。这样DMA每次传输会传输1字节UART接收的数据+1字节固定数据到接收Buf中。通过分析收到固定数据的长度，就可以知道DMA收到数据的长度。
这里一共有三个地方需要注意的:
- 通过DMA接收数据
- DMA Ping-Pong操作
- 通过给数据添加"尾巴"来实现DMA传输计数
通过以上方法，就完美的解决了UART接收数据的问题。现在带无线协议栈的Soc芯片被广泛使用，这一类芯片的接收数据问题，都可以通过这样的思路来解决。
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DMA控制器一般可以配置为触发源每次触发，传输单字节，双字节，四字节数据。 ↩︎
