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標題: S3C2440的UART通信 [打印本頁]

作者: 51黑小牛 時間: 2016-4-10 17:40
標題: S3C2440的UART通信
1、UART原理簡介

在介紹2440的UART控制器之前，我們首先來了解一下UART的原理

UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter(通用異步收發送器)，用來傳輸串行數據，發送數據時，CPU將并行數據寫入UART，UART按照一定格式在TxD線上串行發出；接收數據時，UART檢測到RxD線上的信號，將串行收集放到緩沖區中，CPU即可讀取UART獲得的這些數據。

UART最精簡的連線形式只有3根線，TXD用于發送，RXD用于接收，GND用于提供參考電平。UART之間以幀作為數據傳輸單位，幀由具有完整意義的若干位組成，它包含開始位、數據位、校驗位和停止位。發送數據之前，互相通信的UART之間要約定好數據傳輸速率（波特率的倒數）、數據的傳輸格式（多少個數據位、是否使用校驗位、奇校驗還是偶校驗、多少個停止位）。

2、S3C2440 UART的特性

S3C2440的通用異步收發器（UART）配有3個獨立異步串行I/O（SIO）端口，每個都可以通過產生中斷或DMA請求來進行CPU和UART之間的數據傳輸。如圖1所示：每個UART包含一個波特率發生器、發送器、接收器和一個控制單元，

圖1 2440UART方框圖(帶FIFO)

波特率發生器可以由PCLK、FCLK/n或UEXTCLK（外部輸入時鐘）時鐘驅動。UART通過使用系統時鐘可以支持最高115.2Kbps的比特率。如果是使用外部器件提供UEXTCLK的UART，則UART可以運行在更高的速度。發送器和接收器各包含一個64字節的FIFO和數據移位器。要發送數據時，先將數據寫入到FIFO接著在發送前復制到發送移位器中，隨后將數據從發送數據引腳(TXDn)移出；接收數據時，從接收數據引腳(RXDn)移入收到的數據，接著從移位器復制到FIFO。

3、S3C2440 UART的使用

對于S3C2440，使用UART之前，首選需要對2440的UART模塊進行初始化，需要設置波特率、傳輸格式（多少個數據位、是否使用校驗位、奇校驗或偶校驗、多少個停止位、是否使用流量控制）、選擇所涉及的管腳為UART功能、選擇UART通道的工作模式為中斷模式或DMA模式。設置好之后，往相關寄存器寫入數據即可發送，讀取相關寄存器即可接收到數據，還可以通過查詢狀態寄存器或設置中斷來獲知數據是否發送完畢、是否接收到數據。

我用的開發板是天嵌的TQ2440，該開發板用SP3232EEN擴展了一個RS232串口，電路連接如圖2 所示：

圖2 RS232原理圖

波特率發生器

每個UART的波特率發生器為發送器和接收器提供串行時鐘，波特率發生器的時鐘源可以選擇S3C2440A的內部時鐘系統或者UEXTCLK。波特率時鐘是通過16和由UART波特率分頻寄存器(UBRDIVn)（n=0,1,2）指定的16位分頻系數來分頻源時鐘(PCLK，FCLK/n或者UEXTCLK)產生的，UBRDIVn由下列表達式確定：

UBRDIVn=(int)(UART時鐘/(波特率*16))-1

UART時鐘：PCLK，FCLK/n或者UEXTCLK，例如，如果波特率為115200bps并且UART時鐘為40MHz，則UBRDIVn為：

UBRDIVn=(int)(40000000/(115200*16))-1=(int)(21.7)-1（取最接近的整數）=22-1=21

介紹發送和接收操作之前，先介紹幾個重要的寄存器

UBRDIVn寄存器：設置波特率，S3C2440 UART的時鐘源有兩種選擇：PCLK、UEXTCLK、FCLK/n，其中n的值通過UCON0-UCON2聯合設置

ULCONn寄存器：設置傳輸格式

UCONn寄存器：它用于選擇UART時鐘源、設置UART中斷方式

UFCONn寄存器、UFSTATn寄存器，UFCONn寄存器用于設置是否使用FIFO，設置各FIFO的觸發闕值，即發送FIFO中有多少個數據時產生中斷、接收FIFO中有多少個數據時產生中斷。并可以通過設置UFCONn寄存器來復位各個FIFO。讀取UFSTATn寄存器可以知道各個FIFO是否已經滿，其中有多少個數據。

UMCONn寄存器、UMSTATn寄存器，這兩類寄存器用于流量控制，具體看數據手冊
UTRSTATn寄存器，它用來表明數據是否已經發送完畢、是否已經接收到數據

UERSTATn寄存器，用來表示各種錯誤是否發生

UTXHn寄存器，CPU將數據寫入這個寄存器，UART即會將它保存到緩沖區中，并自動發送出去

URXHn寄存器，當UART接收到數據時，CPU讀取這個寄存器，即可獲得數據。

下面通過實際的代碼來理解2440的UART

首選是UART的初始化，TQ2440將UART0引了一個接口出來，就介紹UART0吧

2440的UART引腳是掛接在GPH上的，所以使用UART之前需要先對GPH的引腳功能進行配置。

void uart0_init(void)
{
GPHCON |= 0xaa; // GPH0，GPH1，GPH2，GPH3分別nCTS0，nRTS0，TXD0，RXD0
GPHUP = 0x7ff; //內部上拉被禁止

UFCON0 = 0x00; // 不使用FIFO
UMCON0 = 0x00; // 不使用流控

ULCON0 = 0x03; // 8N1(8個數據位，無校驗，1個停止位)
UCON0 = 0x245;

// 查詢方式，UART時鐘源為PCLK，中斷請求方式為Tx-電平，Rx-脈沖
rUBRDIV0=( (int)(pclk/16./baud+0.5) -1 ); //設置波特率
}

接下來幾個是進行數據的發送和接收的函數

//======此函數的作用是向UART發送一個字符，不用FIFO，直接用UART發送

void Uart_SendByte(char data)

{

if(data=='\n')

{

while(!(rUTRSTAT0 & 0x2));

取出rUTRSTAT0(UART0發送/接收寄存器)寄存器中的第2位，含義為Transmit buffer是否為空，為1時表示空。在發送緩沖器為空時，再發送

// Delay(1); //because the slow response of hyper_terminal

WrUTXH0('\r'); //將數據寫入到UART0發送緩沖器中

}

while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)); //Wait until THR is empty.

// Delay(1);

WrUTXH0(data);

}

//========發送字符串的函數

void Uart_SendString(char *pt)

{

while(*pt)

Uart_SendByte(*pt++);

}

//C語言的可變參數，為了達到printf的功能

//例如：Uart_Printf(“my name is %s”a[10]) ;就相當于Uart_SendString(“my name is XX”);XX是a[10]的內容

void Uart_Printf(char *fmt,...)

{

va_list ap;

char string[256];

va_start(ap,fmt);

vsprintf(string,fmt,ap);

Uart_SendString(string);

va_end(ap);

}

//==等待，直到UART的發送器為空，就是發送完畢

void Uart0_TxEmpty()

{

while(!(rUTRSTAT0 & 0x4)); //Wait until Tx shifter is empty.

}

//===從終端上獲取敲入的字符，返回值為char類型。RdURXH0有數據時，返回URXH的數據。當URXH沒有數據時，總是等待，直到有數據。

char Uart_Getch(void)

{

while(!(rUTRSTAT0 & 0x1)); //接收緩沖器接收到有效數據

return RdURXH0(); //從UART0接收緩沖器(URXH0)接收數據

}

//===Uart_GetKey 這個與Uart_Getch 不同的是，當URXH沒有數據時返回0。有數據時，返回數據，這個函數可以用來查看當前URXH中的值。

char Uart_GetKey(void)

{

if(rUTRSTAT0 & 0x1) //Receive data ready

return RdURXH0();

else

return 0;

}

//==這個函數用于從終端得到一個字符串，并儲存到string中

void Uart_GetString(char *string)

{

char *string2 = string;

char c;

while((c = Uart_Getch())!='\r')//’\r’是回車鍵

{

if(c=='\b')//’\b’是backspace按鍵

{

if( (int)string2 < (int)string )

{

Uart_Printf("\b \b");//因為backspace，所以刪除最后一個顯示的字符

string--;

}

else

{

*string++ = c; //不是回車和退格鍵，則儲存到string中

Uart_SendByte(c); //每輸入一個字符，都將它輸出到終端中

}

*string='\0';

Uart_SendByte('\n');

}

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