基于Lua脚本语言的嵌入式UART通信的实现

{"set_tx_buf"，set_tx_buf}，

　　{"get_tx_buf"， get_tx_buf}，

　　{"uart_ok_del"， uart_ok_de}，

　　{NULL， NULL}

　　};

　　③ 调用以下函数对C函数库进行注册：luaL_register（L， "ied"， uartLib ）；其中，参数L即为创建虚拟机时的函数返回值（以下同），字符串"ied"为注册到虚拟机中的库名称。第3个参数uartLib即为前面声明的结构数组，对应需要注册的库函数表。

　　通过以上步骤，即可完成Lua脚本中需要调用的3个C函数的注册过程，从而就可以在Lua脚本中通过"库名称。库函数"的形式来对其进行调用，如"ied.set_tx_buf（函数参数）"。

　　脚本文件本身的加载则相对简单，只需通过如下函数调用即可：

　　luaL_dofile（L， "uart_script.lua"）；

　　其中，参数L和以上的函数调用相同，第2个参数则为脚本文件在Flash中的具体存储路径。

　　至此，就成功建立了一个Lua与C的交互环境。

　　3.2 提取脚本中的串口配置数据

　　要正确地进行Lua和C的交互过程，首先必须对Lua和C交互时所采用虚拟栈的作用和操作有比较深入的了解。在Lua和C的交互中，它们彼此之间函数参数以及返回值都将由该栈来负责传递。Lua和C在栈的操作方式上稍有不同，在Lua中采用严格的LIFO方式，而C则还可以通过索引的方式进行。以3个参数为例，参数1首先入栈，参数2、3随后顺次入栈，Lua虚拟栈存储结构及索引对应关系如图3所示。

图3 Lua虚拟栈结构示例图

　　如需在C中访问参数1，则既可以通过索引号1进行，也可通过索引号-3进行。其中，正索引按入栈顺序从1依次递增，负索引按出栈顺序从-1依次递减。

　　通常情况下，串口的配置主要有以下几项：是否使能、数据位数、停止位数、奇偶校验标志位和波特率。因此，在Lua脚本中，本文采用Lua的表结构对其进行设置，示例如下（本文中斜体代码表示为Lua脚本，以下同）：

　　uart_p0={

　　enable=1，--使能位

　　dataBits=8 ， --数据位数

　　stopBits=1 ， --停止位数

　　parityBit=2 ， --奇偶校验

　　baudRate=9600 --波特率

　　};

该例表示对UART芯片的P0口进行使能，并且采用8位数据位、1位停止位、偶校验（本文定义parityBit的值取0为无校验，取1为奇校验，取2为偶校验）的帧格式，波特率为9 600 bps.

　　在C语言中，要获取表中enable属性字段的值，可采用以下步骤：

　　① 调用接口函数并以表名称作为参数，将该表入栈：

　　lua_getglobal（L， "uart_p0"）；

　　② 调用接口函数将enable属性字段的属性名称入栈：

　　lua_pushstring（L， "enable"）；

　　③ 调用接口函数提取属性值，该操作在C中可看作是一个先出栈再入栈的过程，结果将在②中已入栈的属性名称所在位置填入属性值：

　　lua_gettable（L， -2）；

　　其中，参数"-2"为栈中的索引号。

　　④ 调用接口函数取出栈顶中该属性字段的值，并调用出栈函数，以恢复调用环境：

　　p0_enable = （int）lua_tonumber（L， -1）；

　　lua_pop（L， 1）；

　　其中，lua_tonumber函数的参数"-1"也为栈中的索引号，该操作将取出栈顶元素的数值，鉴于Lua中的数据都为浮点数，所以需将其强制转换为整型数据。lua_pop中参数"1"为非索引，仅说明从栈顶将1个元素出栈。

　　通过以上操作，就可以正确地取出脚本中p0口参数设置表中enable属性字段的值。其他属性字段的提取与其相同。虚拟栈中的内容变化如图4所示。

图4 提取表中属性值时的虚拟栈操作示意图

　　3.3 调用Lua函数设置发送缓冲区

　　为通过Lua脚本对串口发送缓冲区进行设置，在脚本中定义了如下函数：

　　data ={0x11， 0x22， 0x33， 0x44， 0x55 };

　　function uart_p0_set_txBuf（）

　　local port=0;

　　local p0_send_num=5;

　　for i=1， p0_send_num do

　　ied.set_tx_buf（port，i-1， data［i］）

　　end

　　return p0_send_num

　　end

　　从脚本内容可以看出，在此采用了一个Lua中的循环结构对发送缓冲区进行设置，并返回设置的数据个数。其中，全局变量data是Lua脚本中的表，类似于数组，在此表示需要设置的缓冲区内容；ied.set_tx_buf（）为在3.1节中提到的已注册到虚拟机中的C函数库中的一个函数。其参数port表示端口号，i-1表示缓冲区索引号，data［i］表示具体的数据内容。在应用中需要注意的是，在Lua中，数组索引默认从1开始，而不像C中从0开始。另外，在C中定义set_tx_buf函数时并未设置参数，这主要是因为参数的提取必须借助于虚拟栈才能实现。在脚本中调用时，对其参数将按照从左到右的顺序依次入栈，在C中要取出参数时，按照其在栈中相应的索引号取出即可。在Lua中对每个函数的调用都有一个独立的栈，因此，若以i取2时调用情况为例，在C函数set_tx_buf中看到的栈内容将如图5所示。

图5 函数调用时的虚拟栈示例