【经验】低功耗蓝牙SoC芯片EFR32BG系列的UART串口通信参考代码与解析

EFR32BG是SILICON LABS公司的高性能低功耗蓝牙SoC芯片。支持蓝牙5.0、5.1协议和蓝牙Mesh协议，最大发射功率可达+20dbm，接收灵敏度可达-98.9dbm@1Mbps。发射电流3.5mA@0dbm，接收电流仅有2.6mA。广泛用于智能门锁，蓝牙门禁系统，照明系统，智能家居，以及各种需要与智能手机连接的设备中。

在开发EFR32BG蓝牙SoC的代码过程中，经常需要用到uart通信，本文详细介绍如何找到参考代码以及代码解析。本文演示操作使用了EFR32BG21蓝牙SoC芯片的评估板，其他型号的蓝牙评估板或者蓝牙芯片型号对应的操作类似。本文使用的蓝牙SDK版本是2.13.0。

如果使用2.4.2版本或以前的蓝牙SDK，因为之前的一些版本SDK支持可视化的外设配置工具，可以参考文档：【经验】如何实现低功耗智能蓝牙SOC芯片EFR32BG UART通信接口配置与数据收发？

接下来，我们详细介绍如何找到EFR32BG蓝牙SoC的uart参考代码，其实很简单，在Simplicity Studio v4开发平台中，生成一份和芯片或者评估板对用的soc-empty工程代码，里面就包含了uart通信的代码。但是里面默认了一些uart配置参数，可能不是我们期望的，本文也会详细介绍如何去修改uart通信的引脚配置和参数等。 

在soc-empty参考代码中，app.c文件中有uart串口的初始化：

  /* Initialize debug prints. Note: debug prints are off by default. See DEBUG_LEVEL in app.h */
  initLog();

在soc-empty_BG21_UART_test\hardware\kit\common\drivers目录下，可以看到retargetserial.c文件。uart的初始化配置就在这个函数中了， void RETARGET_SerialInit(void)，如果我们需要修改uart通信的参数，就可以在这里修改。

1、在void RETARGET_SerialInit(void)函数中，如下函数，是配置了一个GPIO口，用于使能评估板底板上的USB转uart功能的开关，只有在评估板上需要使用；在我们的产品中通常就用不到了，因此可以屏蔽这句代码。

  /* Enable DK RS232/UART switch */
  //RETARGET_PERIPHERAL_ENABLE();

2、修改uart波特率，默认的uart参数是115200,8N1。配置的代码在void RETARGET_SerialInit(void)函数中如下语句：

  USART_TypeDef           *usart = RETARGET_UART;
  USART_InitAsync_TypeDef init   = USART_INITASYNC_DEFAULT;

具体的USART_INITASYNC_DEFAULT定义在em_uart.h文件中，但是我们通常不建议直接修改em_usart.h库文件，如下：

/* Default USART Async struct for Series 1 and Series 2 devices */
#define USART_INITASYNC_DEFAULT                                                                    \
  {                                                                                                \
    usartEnable,           /* Enable RX/TX when initialization is complete. */                     \
    0,                     /* Use current configured reference clock for configuring baud rate. */ \
    115200,                /* 115200 bits/s. */                                                    \
    usartOVS16,            /* 16x oversampling. */                                                 \
    usartDatabits8,        /* 8 data bits. */                                                      \
    usartNoParity,         /* No parity. */                                                        \
    usartStopbits1,        /* 1 stop bit. */                                                       \
    false,                 /* Do not disable majority vote. */                                     \
    false,                 /* Not USART PRS input mode. */                                         \
    0,                     /* PRS channel 0. */                                                    \
    false,                 /* Auto CS functionality enable/disable switch */                       \
    0,                     /* Auto CS Hold cycles */                                               \
    0,                     /* Auto CS Setup cycles */                                              \
    usartHwFlowControlNone /* No HW flow control */                                                \
  }
#endif

可以按照下方的方式修改uart波特率为9600，同时需要在文件开头中包含em_usart.h头文件，例如：

特别提醒：使用EFR32BG21的评估板底板上集成的USB转串口功能连接电脑的串口助手工具测试时，波特率配置除115200之外的其他波特率会通信不正确，从评估板侧边的扩展口，外接一个uart转USB工具，9600、57600、19200等等波特率通信都是正常了。这个问题是评估板底板的问题，EFR32BG21芯片本身uart通信是没有问题的。

  #include "em_usart.h"

  。。。

  USART_TypeDef           *usart = RETARGET_UART;
  USART_InitAsync_TypeDef init   = USART_INITASYNC_DEFAULT; 

  init.baudrate= 9600;

3、修改UART口以及TX，RX对应的引脚。在工程中可以找到hal-config-board.h文件中，我们就可以根据实际电路图来修改对应的UART引脚了。注意如果以EVB板生产的soc-empty参考代码，hal-config-board.h文件目录在soc-empty_BG21_UART_test\hardware\kit\EFR32MG21_BRD4181A\config；如果是以芯片型号生成的soc-empty参考代码，hal-config-board.h文件目录在soc-empty代码工程的根目录下。以本文EFR32BG21 EVB生成的代码为例，使用uart引脚分配如下，如果不用硬件流控，可以不配置CTS和RTS，如果需要使用UART0，UART1，UART2，以及对应RX 、TX引脚，就直接修改宏定义即可：

// $[SERIAL]
#define BSP_SERIAL_APP_PORT                           (HAL_SERIAL_PORT_USART0)
#define BSP_SERIAL_APP_TX_PIN                         (5U)
#define BSP_SERIAL_APP_TX_PORT                     (gpioPortA)

#define BSP_SERIAL_APP_RX_PIN                         (6U)
#define BSP_SERIAL_APP_RX_PORT                     (gpioPortA)

#define BSP_SERIAL_APP_CTS_PIN                       (4U)
#define BSP_SERIAL_APP_CTS_PORT                   (gpioPortA)

#define BSP_SERIAL_APP_RTS_PIN                       (1U)
#define BSP_SERIAL_APP_RTS_PORT                   (gpioPortC)

具体哪些引脚可以作为UART引脚，详见对应芯片的数据手册，例如EFR32BG21的数据手册6.4 Digital Peripheral Connectivity。UART0可以分配的引脚是PA、PB、PC；UART1可以分配的引脚是PA和PB，UART2可以分配的引脚是PC。特别注意不是每个uart都可以使用所有的引脚，请查看数据手册引脚描述章节。