概 述

2023年3月底，先楫半导体官方发布了新的hpm_sdk版本，相比上一次发布的版本，串口外设多了一个uart_hardware_rx_idle的sample。目前，这个硬件的空闲中断仅适用于HPM6200系列产品，而HPM6750/6400/6300系列的MCU只能使用 uart_software_rx_idle 通过软件利用额外的定时器实现空闲中断机制。

首先，我们简单介绍一下以上4个串口相关的sample：

（1） uart_dma：此demo 的串口均使用DMA掌管进行收发，判断收发完成只需要一次DMA传输完成中断，但只能定长收发，适用于固定长度的收发场景。此demo适用于先楫半导体所有MCU系列产品。

（2） uart_hardware_rx_idle：此demo 使用硬件空闲机制和DMA接收进行接收不定长。适合接收不定长数据的场景，但此demo仅适用先楫半导体HPM6200系列MCU产品。

（3）uart_irq：此demo 的串口均使用中断来进行收发，可适用于任何应用场景。中断进行接收带来的一个问题就是每接收一个字节就会进入一次中断，在数据量稍大的场景下会比较耗费中断次数。此demo适用于先楫半导体所有MCU系列产品。

（4）uart_software_rx_idle：此demo需要定时器的两个通道，并且互联到一个IO，这个IO需要接到串口的RX引脚。一个通道作为捕获RX引脚下降沿以此判断开始接收，另一个通道作为同步输入SYNC(触发会重置计数器)以此来判断接收完成。利用定时器来实现空闲机制实现接收不定长数据。在资源利用不紧张的情况下可以选择使用此demo，因为每个串口都需要定时器的两个通道作为辅助外设。此demo适用于先楫半导体所有MCU系列产品。

对于某些应用场合，比如接收不定长数据，有硬件空闲中断的支持，可以再配合DMA，用最小的中断损耗(只需要一次中断)以及最少的外设辅助(不需要定时器查询)实现接收不定长数据。

本文将探讨一种利用串口FIFO接收超时机制而不依赖额外定时器在HPM6700/6400/6300 产品系列上实现串口不定长数据接收。

实现方案

先楫半导体 HPM6700/6400/6300 产品系列串口特性如下：

先楫半导体所有产品系列的串口 FIFO都支持阈值触发中断，也就是FIFO存储到多少个字节认为一次有效数据进而触发中断。这样可以大大减少触发中断的次数，有了FIFO阈值中断，就可以在进入中断后，一次性把FIFO的所有数据取出来。

开发者可以在SDK中找到详细描述阈值范围的内容:

• 接收触发阈值为 0  (uart_rx_fifo_trg_not_empty)：代表RX FIFO不为空就一次触发中断。

• 接收触发阈值为 1  (uart_rx_fifo_trg_gt_one_quarter)：代表RX FIFO接收到超过FIFO的四分之一就触发一次中断。

• 接收触发阈值为 2  (uart_rx_fifo_trg_gt_half)：代表RX FIFO接收到超过FIFO的一半就触发一次中断。

• 接收触发阈值为 3  (uart_rx_fifo_trg_gt_three_quarters)：代表RX FIFO接收到超过FIFO的四分之三就触发一次中断。

有了FIFO阈值设置，先楫半导体MCU产品的串口还具备了FIFO timeout 的中断。

产生中断需要同时具备以下条件：

① 需要使能FIFO；

② RXFIFO里面需要存在至少一个字符；

③ RXFIFO在四个字符的时间再也没有收到新的字符。

结合以上特点可知，当接收阈值产生中断的时候，系统能够把接收到的数据从FIFO提取出来；当FIFO timeout中断触发时，系统能够在最后把接收的数据从FIFO提取出来。通过这种方式来实现一帧不定长数据的接收。

此外，开发者可以结合以下特征以及自己的应用开发需求来决定是否采用此方案：

1、相比单个字节接收，接收中断次数能减少10倍以上。比如接收1000个字节，单个字节接收需要进入1000次中断，而使用rx fifo阈值+fifo超时机制，只需要进入77次，相比减少12倍以上中断次数。

2、接收阈值中断和超时中断是一起使能触发的。

3、使用这种方式的话，接收无法配合DMA，但是发送可以使用DMA。

4、超时条件是四个字符时间。也就是在四个字符时间没收到新数据，则判断超时。

方案验证

结合以上的论述，我们开发一个sample进行验证。接收使用RX FIFO 和 FIFO timeout方式，发送则使用DMA。使用100到1000字节随机几组进行验证接收的中断次数。

对于RX FIFO 和 FIFO  timeout方式，代码配置如下:

中断进行提取FIFO的数据：

实验现象

通过本次实验结果可见相对于中断方式接收，采用本文提到的方案可以显著减少中断次数。本法在进行不定长大数据量传输的场景下尤为有利，假设接收1000个字节，单个字节中断需要产生1000次中断，而本文提到的方案在不使用其他额外定时器的条件下，只需要77次中断就可完成传输。

以上是针对先楫半导体HPM6700/6400/6300这三个系列的MCU产品操作串口外设的一种方式的介绍。在实际操作过程中，希望能带给各位开发者一点启发。

如果大家在开发过程中还有其他的思路或建议，欢迎到官方网站的 “先楫社区”

国产高性能MCU厂商先楫半导体宣布其高性能MCU 产品 HPM6700/6400 系列芯片完成 AEC-Q100 Grade 1车规级可靠性认证，为国产车规级芯片队伍再添新力量，助力车用MCU芯片的国产化。

随着汽车电气化、智能化及互联化的显著发展趋势，如今汽车所搭载的芯片越来越多，对功能安全性和可靠性的要求也越来越高。特别是在一些极端严苛的环境下，搭载的芯片元器件要必须稳定发挥其功能特性，为安全无忧的驾乘环境保驾护航。此次先楫 MCU 芯片通过 AEC-Q100 Grade 1 可靠性认证，说明了先楫的产品获得了专业检测机构认可，也代表先楫拿到了进入汽车芯片市场的通行证。

“先楫半导体始终以研发比肩国际大厂的产品为目标，在产品设计、生产制造、质量检测等各环节，都以严苛的标准进行管控。6700/6400系列产品顺利通过AEC-Q100 G1是先楫布局车规级MCU道路的一个里程碑，6300系列也会在第四季度完成检测认证。” 先楫半导体CTO赵建斌说，“先楫半导体将继续推出更多性能优异，安全可靠的产品，为工业及汽车的数字化转型提供坚实的保障。”

先楫半导体一直秉承着 “提供高质量产品给每一位客户” 的经营理念，在AEC-Q100 G1品质检测中， 先楫的高性能 MCU 产品 HPM6700/6400 系列皆严格按照各项标准进行了加速环境应力测试，加速寿命模拟测试（包括HTOL），芯片晶圆可靠度测试和电气特性确认测试等车规芯片可靠性检测，所有项目全部一次性通过。先楫目前的高性能 MCU 产品可用于车载显示， 自动驾驶，底盘发动系统，电源控制等多种领域。

在车规芯片的功能安全领域，先楫已与国际认证机构德国莱茵TÜV 合作，启动 ISO 26262 功能安全认证项目，并且开始符合 ASIL-D/B 的 MCU 产品开发。这是双方继今年6月 ISO 9001质量管理体系认证项目合作后的再一次“携手”。 此举将助力先楫半导体进一步丰富其车规MCU产品线，更好地服务先楫的汽车客户。

未来，先楫半导体将持续升级迭代MCU产品线，聚焦工业及汽车行业应用，加强安全性和可靠性，为市场提供更优质的产品与服务。

关于先楫

上海先楫是一家致力于高性能嵌入式解决方案的半导体公司，产品覆盖微控制器、微处理器和周边芯片、以及配套的开发工具和生态系统。公司成立于2020年6月，总部坐落于上海市张江高科技园区，在天津、深圳和南京均设有分公司。核心团队来自世界知名半导体公司，具有15年以上，超过20个SoC的丰富的研发和管理经验。

先楫半导体以产品质量为本，所有产品均通过严格的可靠性测试。目前已经量产的两个高性能通用MCU产品系列HPM6700/6400及HPM6300，性能领先国际同类产品，并完成AEC-Q100认证，将全力服务中国工业、汽车和消费市场。