一种基于IO口的模拟串口（LOG）实现方法

一、使用背景

当MCU的串口不够用时，可以通过IO模拟的方式将任意一个具有输出功能的管脚配置为串口输出，从而方便开发和调试。

二、实现原理

通过IO口模拟串口发送波形，配置对应的波特率等信息，然后映射printf函数，从而实现打印功能。

三、实验环境

硬件平台： CCM4202S

软件平台：MDK

四、软件实现

1.编写串口发送函数

//模拟UART
inline static void Uart_Log_Send(uint16_t ch)
{
    for(int i=0; i<11; i++)
    {
        if(ch & 0x1)
        {
            EPORT3->EPDR |= 0x10;//(Bit_SET<<(4));
        }
        else
        {
            EPORT3->EPDR &= 0xEF;//~(Bit_SET<<(4));
        }
        ch >>= 1;
        Uart_Log_Delay();
    }
}


//重定义fputc函数 （模拟串口）
int fputc(int ch, FILE *f)
{      

    /* 初始化IO */
    static uint8_t init_flag = 1;
    if (init_flag)
    {
        init_flag = 0;
        EPORT_ConfigGpio(EPORT_PIN28, GPIO_OUTPUT);
    }

    /* 组一个UART帧 */
    uint16_t value = ch & 0xFF;
    value |= 0X100; //stop  bit
    value <<= 2;    //start bit: "01"
    value |= 1;     // 第一个字符乱码: 起始时额外添加一个'1', 让指令cache稳定,否则起始位bit延时偶尔略宽  

    /* 数据输出 */
//    Device_EnterCritical();
	Uart_Log_Send(value);
//    Device_ExitCritical();

	return ch;

}

2.调整延时函数，去控制不同波特率

通过计算，我们可以得出不同波特率对应传输一个Bit所需的时间

9600 ------------------104.16666 us

115200 --------------8.68055 uS

921600 -------------------1.085 us

我们通过调整 bound_cnt的数值，从而实现我们想要的波特率

#define bound_9600 		1400 
#define bound_115200   112
#define bound_921600   11
inline static void Uart_Log_Delay(void)
{
	volatile uint16_t bound_cnt = bound_9600;//波特率根据延时在设置 921600波特率
    while(bound_cnt--)
		{
			__nop();
		}
}

五、现象验证

下图是以9600为例，我们可以看出波形和打印均符合我们的预期

六、注意事项

1.此方法波特率是通过硬件延时去实现，为防止数据出错，建议在字节传输函数Uart_Log_Send前后加关中断和开中断

2.延时时间很大程度受限于MCU主频，为保证延时准确，最好通过逻辑分析仪抓波形确认