DCU_APP/GD32E508_DCU_APP/device/usart0.cpp

/**
 * @file usart0.cpp
 * @brief USART0 串口模块实现与 printf 重定向。
 */

#include "main.h"
#include "device/usart0.h"
#include "sys/config.h"

uint8_t           Usart0::s_txBuf[Usart0::kTxBufSize];
volatile uint16_t Usart0::s_txHead = 0U;
volatile uint16_t Usart0::s_txTail = 0U;
volatile uint32_t Usart0::s_dropCount = 0U;

/**
 * @brief 计算发送环形缓冲区中的下一个索引。
 * @param[in]  idx 当前索引值。
 * @param[out] 无。
 * @retval uint16_t 返回环形缓冲区中的下一个索引。
 */
uint16_t Usart0::nextIndex(uint16_t idx)
{
    return (idx + 1U) % kTxBufSize;
}

/**
 * @brief 判断 USART0 发送缓冲区是否已满。
 * @param[in]  无。
 * @param[out] 无。
 * @retval bool true 表示发送缓冲区已满，false 表示仍有可写空间。
 */
bool Usart0::isBufferFull()
{
    return nextIndex(s_txHead) == s_txTail;
}

/**
 * @brief 判断 USART0 发送缓冲区是否为空。
 * @param[in]  无。
 * @param[out] 无。
 * @retval bool true 表示发送缓冲区为空，false 表示仍有待发数据。
 */
bool Usart0::isBufferEmpty()
{
    return s_txHead == s_txTail;
}

/**
 * @brief 以非阻塞方式向 USART0 发送缓冲写入一个字符。
 * @param[in]  ch 待发送字符。
 * @param[out] 无。
 * @retval bool true 表示成功写入发送缓冲，false 表示缓冲已满而被丢弃。
 * @note      缓冲满时仅增加丢弃计数，不阻塞主流程。
 */
bool Usart0::putCharNonBlocking(int ch)
{
    uint16_t next = nextIndex(s_txHead);
    if(next == s_txTail) {
        s_dropCount++;
        return false;
    }

    s_txBuf[s_txHead] = static_cast<uint8_t>(ch);
    s_txHead = next;
    usart_interrupt_enable(USART0, USART_INT_TBE);
    return true;
}

/**
 * @brief 向 USART0 发送缓冲写入一个字符。
 * @param[in]  ch 待发送字符。
 * @param[in]  f  标准流指针。
 * @param[out] 无。
 * @retval int 返回写入缓冲的字符值。
 * @note      当前采用非阻塞写入策略；若缓冲已满则丢弃该字符但仍返回原字符值。
 */
int Usart0::putChar(int ch, FILE *f)
{
    (void)f;
    (void)putCharNonBlocking(ch);
    return ch;
}

/**
 * @brief USART0 中断处理入口。
 * @param[in]  无。
 * @param[out] 无。
 * @retval    无返回值。
 * @note      处理发送缓冲区的 TBE 中断驱动输出；当缓冲为空时自动关闭发送中断。
 */
void Usart0::onInterrupt()
{
    if(usart_interrupt_flag_get(USART0, USART_INT_FLAG_TBE) != RESET) {
        if(!isBufferEmpty()) {
            usart_data_transmit(USART0, s_txBuf[s_txTail]);
            s_txTail = nextIndex(s_txTail);
        }
        if(isBufferEmpty()) {
            usart_interrupt_disable(USART0, USART_INT_TBE);
        }
    }
}

/**
 * @brief 配置 USART0 对应 GPIO 引脚。
 * @param[in]  无。
 * @param[out] 无。
 * @retval    无返回值。
 * @note      将 PA9 配置为复用推挽发送脚，将 PA10 配置为浮空输入接收脚。
 */
void Usart0::configurePins()
{
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
    gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_9);
    gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IN_FLOATING, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_10);
}

/**
 * @brief 初始化 USART0 外设与中断。
 * @param[in]  无。
 * @param[out] 无。
 * @retval    无返回值。
 * @note      使用 `CONFIG_USART0_BAUDRATE` 配置串口参数，并使能 USART0 中断。
 */
void Usart0::init()
{
    rcu_periph_clock_enable(RCU_USART0);
    usart_deinit(USART0);
    usart_baudrate_set(USART0, CONFIG_USART0_BAUDRATE);
    usart_word_length_set(USART0, USART_WL_8BIT);
    usart_stop_bit_set(USART0, USART_STB_1BIT);
    usart_parity_config(USART0, USART_PM_NONE);
    usart_receive_config(USART0, USART_RECEIVE_ENABLE);
    usart_transmit_config(USART0, USART_TRANSMIT_ENABLE);
    usart_enable(USART0);
    nvic_irq_enable(USART0_IRQn, 2U, 0U);
}

/* ----- 中断入口 / printf 重定向的 C 包装 --------------------------- */
/**
 * @brief 标准库 fputc 重定向入口。
 * @param[in]  ch 待发送字符。
 * @param[in]  f  标准流指针。
 * @param[out] 无。
 * @retval int 返回写入缓冲的字符值。
 * @note      该 C 包装函数内部转调 `Usart0::putChar()`。
 */
extern "C" int fputc(int ch, FILE *f)       { return Usart0::putChar(ch, f); }

/**
 * @brief USART0 中断向量入口。
 * @param[in]  无。
 * @param[out] 无。
 * @retval    无返回值。
 * @note      该 C 包装函数内部转调 `Usart0::onInterrupt()`。
 */
extern "C" void USART0_IRQHandler(void)     { Usart0::onInterrupt(); }