Особенности FIFO буфера UART в ESP32

У ESP32 есть три UART-а. Каждый из которых размещает FIFO буфер приемника и FIFO буфер передатчика в общей памяти размером 1024 байта (ESP32 technical reference manual 3.5):

Однако при попытке увеличить размер FIFO буфера передатчика UART2 с 128 до 256 байт получил неожиданный эффект — передаваемые данные портили FIFO буфер приемника UART0, чего согласно документации быть не должно.

К сожалению в документации (ESP32 technical reference manual 3.5) описание регистров FIFO буферов отсутствует. Однако в заголовочных файлах esp-idf (в uart_struct.h) обнаружились:

1) регистр состояния FIFO буфера передатчика (смещение относительно базового адреса 0x5c):

    union {
        struct {
            uint32_t status:24;
            uint32_t reserved24:    8;
        };
        uint32_t val;
    } mem_tx_status;

2) регистр состояния FIFO буфера приемника (смещение относительно базового адреса 0x60):

    union {
        struct {
            uint32_t status:      24;
            uint32_t reserved24:   8;
        };
        struct {
            uint32_t reserved0:     2;
            uint32_t rd_addr:      11;              /*This register stores the rx mem read address.*/
            uint32_t wr_addr:      11;              /*This register stores the rx mem write address.*/
            uint32_t reserved:      8;
        };
        uint32_t val;
    } mem_rx_status;

Полагая что mem_tx_status соответствует по назначению бит mem_rx_status пишем для получения адресов FIFO буферов следующий код:

#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include <driver/uart.h>

void print_uart_st(uart_dev_t *u,int num)
{
	printf("UART%d:n",num);
	printf("rx_st=0x%Xn",(unsigned int)u->mem_rx_status.val);
	printf("rx_rd=0x%Xn",(unsigned int)u->mem_rx_status.rd_addr);
	printf("rx_wr=0x%Xn",(unsigned int)u->mem_rx_status.wr_addr);
	uint32_t tx_s = u->mem_tx_status.val;
	printf("tx_st=0x%Xn",tx_s);
	printf("tx_rd=0x%Xn",(tx_s>>2)&2047);
	printf("tx_wr=0x%Xn",(tx_s>>13)&2047);
}
uart_config_t uart_config =
{
    .baud_rate = 115200,
    .data_bits = UART_DATA_8_BITS,
    .parity    = UART_PARITY_DISABLE,
    .stop_bits = UART_STOP_BITS_1,
    .flow_ctrl = UART_HW_FLOWCTRL_DISABLE
};
void UARTtest(void * param)
{
	uart_param_config(UART_NUM_1,&uart_config);
	uart_param_config(UART_NUM_2,&uart_config);
	uart_driver_install(UART_NUM_1, 256, 0, 0, NULL, 0);
	uart_driver_install(UART_NUM_2, 256, 0, 0, NULL, 0);
	uart_set_pin(UART_NUM_1, UART_PIN_NO_CHANGE, GPIO_NUM_16, UART_PIN_NO_CHANGE, UART_PIN_NO_CHANGE);
	uart_set_pin(UART_NUM_2, UART_PIN_NO_CHANGE, GPIO_NUM_16, UART_PIN_NO_CHANGE, UART_PIN_NO_CHANGE);
	vTaskDelay(1000/portTICK_PERIOD_MS);
    while (1)
	{
		print_uart_st(&UART0,0);
		print_uart_st(&UART1,1);
		print_uart_st(&UART2,2);
		vTaskDelay(2000/portTICK_PERIOD_MS);
		char s[256];
		uart_write_bytes(UART_NUM_1, s, 1);
		uart_write_bytes(UART_NUM_2, s, 2);
		if(gets(s)!=NULL)
		{
			printf("recived=%sn",s);
		}
	}
}
void app_main(void)
{
	xTaskCreate(UARTtest, "UARTtest",    4096, NULL, 5, NULL);
}

После запуска получаем:

UART0:
rx_st=0x300600
rx_rd=0x180
rx_wr=0x180
tx_st=0xCE058
tx_rd=0x16
tx_wr=0x67
UART1:
rx_st=0x400800
rx_rd=0x200
rx_wr=0x200
tx_st=0x100200
tx_rd=0x80
tx_wr=0x80
UART2:
rx_st=0x500A00
rx_rd=0x280
rx_wr=0x280
tx_st=0x200400
tx_rd=0x100
tx_wr=0x100

Вывод осуществляется через UART0, поэтому tx_wr и tx_rd отличны от 0. Согласно полученным результатам распределение памяти между FIFO буферами UART0,1,2 следующее:

Кроме того регистры состояния FIFO буферов имеют разрядность 11 бит, значит возможно размер памяти отводимой под FIFO буфера = 2Кб. При задании UART0.mem_conf.tx_size=15 (память выделяется кусками длинной 128 байт) будет выделено 1920 байт, и регистр tx_wr при передаче досчитает до 1919 и с последующим переходом через 0 продолжит счет. Однако память при этом адресуется только мл. 10 битами, т.е. реальный объем общей памяти отведенной под FIFO буфера = 1Кб.

Итого:
1) Распределение общей памяти, отводимой ESP32 под FIFO UART не соответствует приведенной в technical reference manual 3.5;
2) Объем общей памяти FIFO UART = 1Кб.

Автор: FGV

Источник ^[1]