templates/c/protocan-transport/ports/stm32f4/pcan_uart_stm32f4.c

#include <stdint.h>

#include "pcan_uart_stm32f4.h"

/* --- Работа с флагами DMA -------------------------------------------------
 * У DMA на F4 флаги четырёх потоков лежат в LISR/LIFCR, ещё четырёх -
 * в HISR/HIFCR, причём внутри регистра смещения неравномерны.
 */
static const uint8_t s_flag_shift[4] = { 0U, 6U, 16U, 22U };

#define DMA_FLAG_FEIF   0x01U
#define DMA_FLAG_DMEIF  0x04U
#define DMA_FLAG_TEIF   0x08U
#define DMA_FLAG_HTIF   0x10U
#define DMA_FLAG_TCIF   0x20U
#define DMA_FLAG_ALL    (DMA_FLAG_FEIF | DMA_FLAG_DMEIF | DMA_FLAG_TEIF | \
                         DMA_FLAG_HTIF | DMA_FLAG_TCIF)

static inline uint32_t dma_isr(const DMA_TypeDef *dma, uint8_t stream)
{
    uint32_t reg = (stream < 4U) ? dma->LISR : dma->HISR;
    return (reg >> s_flag_shift[stream & 3U]) & DMA_FLAG_ALL;
}

static inline void dma_clear(DMA_TypeDef *dma, uint8_t stream, uint32_t flags)
{
    uint32_t value = (flags & DMA_FLAG_ALL) << s_flag_shift[stream & 3U];
    if (stream < 4U) {
        dma->LIFCR = value;
    } else {
        dma->HIFCR = value;
    }
}

static inline void dma_disable(DMA_Stream_TypeDef *stream)
{
    stream->CR &= ~DMA_SxCR_EN;
    /* Аппаратура снимает EN не мгновенно; трогать регистры потока
       до этого момента нельзя. */
    while ((stream->CR & DMA_SxCR_EN) != 0U) {
    }
}

/* --- Управление драйвером RS485 ------------------------------------------- */

static inline void de_assert(const pcan_uart_t *u)
{
    if (u->cfg.de_port == NULL) {
        return;
    }
    uint32_t pin = 1UL << u->cfg.de_pin;
    u->cfg.de_port->BSRR = u->cfg.de_active_low ? (pin << 16) : pin;
}

static inline void de_release(const pcan_uart_t *u)
{
    if (u->cfg.de_port == NULL) {
        return;
    }
    uint32_t pin = 1UL << u->cfg.de_pin;
    u->cfg.de_port->BSRR = u->cfg.de_active_low ? pin : (pin << 16);
}

/* --- Передача -------------------------------------------------------------
 * Кольцо заворачивается, а DMA нужен непрерывный участок, поэтому за раз
 * отдаём кусок до конца буфера. Остаток уйдёт следующей посылкой.
 */
static void tx_start(pcan_uart_t *u)
{
    if (u->tx_busy) {
        return;
    }

    const uint8_t *ptr = NULL;
    uint16_t len = pcan_ring_linear(&u->tx, &ptr);
    if (len == 0U) {
        return;
    }

    u->tx_busy = 1U;
    u->tx_chunk = len;

    de_assert(u);

    /* Флаг TC мог остаться от прошлой посылки - иначе прерывание придёт
       сразу и отпустит DE посреди новой. */
    (void)u->cfg.uart->SR;
    u->cfg.uart->SR = ~USART_SR_TC;

    dma_clear(u->cfg.dma, u->cfg.tx_stream_idx, DMA_FLAG_ALL);
    u->cfg.tx_stream->M0AR = (uint32_t)(uintptr_t)ptr;
    u->cfg.tx_stream->NDTR = len;
    u->cfg.tx_stream->CR |= DMA_SxCR_EN;
}

void pcan_uart_dma_tx_irq(pcan_uart_t *u)
{
    uint32_t flags = dma_isr(u->cfg.dma, u->cfg.tx_stream_idx);

    if ((flags & (DMA_FLAG_TEIF | DMA_FLAG_DMEIF | DMA_FLAG_FEIF)) != 0U) {
        dma_clear(u->cfg.dma, u->cfg.tx_stream_idx, DMA_FLAG_ALL);
        dma_disable(u->cfg.tx_stream);
        /* Ошибка передачи: кусок считаем отданным, иначе встанет очередь. */
        pcan_ring_consume(&u->tx, u->tx_chunk);
        u->tx_busy = 0U;
        u->uart_errors++;
        tx_start(u);
        return;
    }

    if ((flags & DMA_FLAG_TCIF) == 0U) {
        return;
    }

    dma_clear(u->cfg.dma, u->cfg.tx_stream_idx, DMA_FLAG_ALL);
    dma_disable(u->cfg.tx_stream);
    pcan_ring_consume(&u->tx, u->tx_chunk);
    u->tx_chunk = 0U;
    u->tx_busy = 0U;

    if (!pcan_ring_empty(&u->tx)) {
        tx_start(u);
        return;
    }

    /* Данных больше нет. DMA лишь дописал последний байт в DR - в линии он
       ещё не весь. Отпускаем DE только по TC. */
    if (u->cfg.de_port != NULL) {
        u->cfg.uart->CR1 |= USART_CR1_TCIE;
    }
}

void pcan_uart_irq(pcan_uart_t *u)
{
    uint32_t sr = u->cfg.uart->SR;

    if ((sr & (USART_SR_ORE | USART_SR_FE | USART_SR_NE | USART_SR_PE)) != 0U) {
        (void)u->cfg.uart->DR;      /* чтение SR + DR снимает флаги */
        u->uart_errors++;
    }

    if (((sr & USART_SR_TC) != 0U) &&
        ((u->cfg.uart->CR1 & USART_CR1_TCIE) != 0U)) {
        u->cfg.uart->SR = ~USART_SR_TC;
        u->cfg.uart->CR1 &= ~USART_CR1_TCIE;
        /* Если пока ждали TC успел встать новый кадр - DE не опускаем. */
        if (!u->tx_busy && pcan_ring_empty(&u->tx)) {
            de_release(u);
        }
    }
}

static size_t io_write(void *ctx, const uint8_t *data, size_t len)
{
    pcan_uart_t *u = (pcan_uart_t *)ctx;

    if (len > 0xFFFFU) {
        return 0U;
    }
    if (!pcan_ring_write(&u->tx, data, (uint16_t)len)) {
        return 0U;
    }
    /* Прерывание DMA может добраться до очереди одновременно с нами,
       но tx_busy защищает от двойного запуска потока. */
    tx_start(u);
    return len;
}

static size_t io_space(void *ctx)
{
    pcan_uart_t *u = (pcan_uart_t *)ctx;
    return pcan_ring_free(&u->tx);
}

void pcan_uart_io(pcan_uart_t *u, pcan_io_t *io)
{
    io->write = io_write;
    io->tx_space = io_space;
    io->ctx = u;
}

/* --- Приём ---------------------------------------------------------------- */

size_t pcan_uart_read(pcan_uart_t *u, uint8_t *out, size_t max)
{
    uint16_t head = (uint16_t)(u->rx_size - (uint16_t)u->cfg.rx_stream->NDTR);
    uint16_t tail = u->rx_tail;

    if ((head == tail) || (max == 0U)) {
        return 0U;
    }

    uint16_t pending = (uint16_t)((head - tail) & (uint16_t)(u->rx_size - 1U));
    if (pending > (uint16_t)(u->rx_size - (u->rx_size / 4U))) {
        /* Кольцо почти догнало нас: часть байт, вероятно, уже затёрта.
           Точнее аппаратура не скажет - в circular-режиме DMA не
           сигнализирует переполнение. */
        u->rx_overruns++;
    }

    size_t n = (pending > max) ? max : pending;
    for (size_t i = 0U; i < n; i++) {
        out[i] = u->rx_buf[tail];
        tail = (uint16_t)((tail + 1U) & (uint16_t)(u->rx_size - 1U));
    }
    u->rx_tail = tail;
    return n;
}

size_t pcan_uart_poll(pcan_uart_t *u, pcan_link_t *link)
{
    uint8_t chunk[64];
    size_t frames = 0U;
    size_t n;

    while ((n = pcan_uart_read(u, chunk, sizeof chunk)) != 0U) {
        frames += pcan_link_feed(link, chunk, n);
    }
    return frames;
}

/* --- Инициализация -------------------------------------------------------- */

bool pcan_uart_init(pcan_uart_t *u, const pcan_uart_cfg_t *cfg,
                    uint8_t *tx_buf, uint16_t tx_size,
                    uint8_t *rx_buf, uint16_t rx_size)
{
    if ((u == NULL) || (cfg == NULL) || (cfg->uart == NULL) ||
        (cfg->dma == NULL) || (cfg->tx_stream == NULL) ||
        (cfg->rx_stream == NULL) || (cfg->baud == 0U)) {
        return false;
    }
    if ((rx_buf == NULL) || (rx_size < 2U) ||
        ((rx_size & (uint16_t)(rx_size - 1U)) != 0U)) {
        return false;
    }

    u->cfg = *cfg;
    if (!pcan_ring_init(&u->tx, tx_buf, tx_size)) {
        return false;
    }
    u->rx_buf = rx_buf;
    u->rx_size = rx_size;
    u->rx_tail = 0U;
    u->tx_chunk = 0U;
    u->tx_busy = 0U;
    u->rx_overruns = 0U;
    u->uart_errors = 0U;

    /* -- USART: 8N1, OVER8 = 0 -- */
    cfg->uart->CR1 = 0U;
    cfg->uart->CR2 = 0U;
    cfg->uart->CR3 = 0U;
    cfg->uart->BRR = (uint16_t)((cfg->pclk_hz + (cfg->baud / 2U)) / cfg->baud);

    /* -- DMA передачи: память -> периферия, обычный режим -- */
    dma_disable(cfg->tx_stream);
    dma_clear(cfg->dma, cfg->tx_stream_idx, DMA_FLAG_ALL);
    cfg->tx_stream->PAR = (uint32_t)(uintptr_t)&cfg->uart->DR;
    cfg->tx_stream->FCR = 0U;                        /* прямой режим, без FIFO */
    cfg->tx_stream->CR =
          ((uint32_t)cfg->tx_channel << DMA_SxCR_CHSEL_Pos)
        | DMA_SxCR_DIR_0                             /* мем -> периферия */
        | DMA_SxCR_MINC
        | (2UL << DMA_SxCR_PL_Pos)                   /* высокий приоритет */
        | DMA_SxCR_TCIE | DMA_SxCR_TEIE;

    /* -- DMA приёма: периферия -> память, кольцевой, работает всегда -- */
    dma_disable(cfg->rx_stream);
    dma_clear(cfg->dma, cfg->rx_stream_idx, DMA_FLAG_ALL);
    cfg->rx_stream->PAR = (uint32_t)(uintptr_t)&cfg->uart->DR;
    cfg->rx_stream->M0AR = (uint32_t)(uintptr_t)rx_buf;
    cfg->rx_stream->NDTR = rx_size;
    cfg->rx_stream->FCR = 0U;
    cfg->rx_stream->CR =
          ((uint32_t)cfg->rx_channel << DMA_SxCR_CHSEL_Pos)
        | DMA_SxCR_MINC
        | DMA_SxCR_CIRC
        | (2UL << DMA_SxCR_PL_Pos);
    cfg->rx_stream->CR |= DMA_SxCR_EN;

    de_release(u);

    cfg->uart->CR3 = USART_CR3_DMAT | USART_CR3_DMAR;
    cfg->uart->CR1 = USART_CR1_UE | USART_CR1_TE | USART_CR1_RE;
    return true;
}