ARM中基于DMA的高效UART通訊及其應(yīng)用

４、基于DMA和中斷相結(jié)合的通訊軟件設(shè)計

在以S3C44B0X為核心組成的移動機器人中，采用3路PWM定時器驅(qū)動3個直流電機，通用的GPIO口和A/D口連接外部的紅外和超聲以及激光傳感器，使用UART0完成與上位機（PC）的數(shù)據(jù)交換，這些數(shù)據(jù)是單向的（從上位機發(fā)送給S3c44b0x），主要是上位機傳給機器人控制器的各種命令信息，但是命令信息的發(fā)送時間上是不具有規(guī)律性的，即間隔時間不定。為了充分的利用CPU，減少數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險，我們利用UART的DMA模式來完成數(shù)據(jù)的接收。軟件部分主要是針對具體的應(yīng)用，對DMA控制器以及UART作適當(dāng)?shù)某跏蓟?。UART的初始化比較簡單，主要是通訊數(shù)據(jù)格式、波特率等的設(shè)置，這些與其他控制器相同，只要設(shè)置相關(guān)的寄存器即可。注意UART設(shè)置成不使用自動流控制，不使用紅外線傳輸模式，關(guān)鍵要注意UART0設(shè)置成DMA模式而不是中斷模式，并且要使能FIFO緩沖區(qū)（根據(jù)需要，使用16字節(jié)的接收緩沖區(qū)），這樣在接收緩沖區(qū)滿時，會產(chǎn)生DMA請求而不是中斷請求。限于篇幅，具體的寄存器定義以及串行口的初始化不做詳悉介紹，可以參考文獻[1][2]。

DMA控制器的初始化也比較簡單，主要是相關(guān)寄存器的設(shè)置。與BDMA0相關(guān)的在本系統(tǒng)中用到的寄存器以及相關(guān)定義見表1，具體寄存器的名稱定義以及物理地址見參考文獻[1][2]。

表1 S3c44b0x的BDMA相關(guān)寄存器的定義


在初始化時要正確設(shè)置目標(biāo)（緩沖區(qū)的）首地址、數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?、源寄存器的首地址、地址指針是否遞增以及遞增方向、DMA計數(shù)器等等。相關(guān)代碼以及注釋如下：
#define RAM_ADDRESS 0xc200000 //定義接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，根據(jù)硬件而定。在我們的系統(tǒng)中擴展的SDRAM 存儲空間從0x0C00000~0x0C7fffff，占用S3c44b0x的bank 6。
#define size 16 //定義DMA的計數(shù)器，根據(jù)需要設(shè)定，可以選擇的選項是４、８、２和16
char *Buf;
Buf=(unsigned char*) RAM_ADDRESS; //指針指向起始地址
BDISRC0=(1128)+(int)(rURxH0); /*以字節(jié)為單位傳送；因為DMA操作時是將UART的寄存器中的數(shù)據(jù)讀出放置到設(shè)定的緩沖區(qū)，所以源寄存器的地址應(yīng)該是固定到；UART的接收保存寄存器rURxH0，同時位[29:28]應(yīng)該設(shè)置成 0b11。*/
BDIDES0=(1030)+(0128)+ Buf); /*傳輸方向模式設(shè)定為從內(nèi)部設(shè)備（UART口）到外部存儲器(SDRAM)，目標(biāo)存儲器(SDRAM)使用地址遞增的方向，將數(shù)據(jù)順次放置到緩沖區(qū)中*/
BDICNT0=(1030)+(126)+(322)+(121)+(0 lt;20)+size;/*設(shè)置UART0使用BDMA0通道，在DMA計數(shù)到0時自動重載和自動啟動，計數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷，每次DMA操作移動 16字節(jié)數(shù)據(jù)到設(shè)定地緩沖區(qū)*/
BDICNT0 |= (120);//使能DMA
BDCON0 = 0x02;//允許外部DMA請求

數(shù)據(jù)接收：這一部分工作由初始化好后的DMA控制器依靠硬件來完成。接收數(shù)據(jù)不定時，初始化UART0的接收緩沖區(qū)為16字節(jié)，當(dāng)接收緩沖區(qū)滿時，會產(chǎn)生DMA請求，然后在DMA控制器的控制下，將UART的接收FIFO中的16字節(jié)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到指定的緩沖區(qū)中（SRAM）,當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移完畢（DMA 計數(shù)到0）后，要做兩件事情：一是自動重載和自動啟動，即自動重新設(shè)置好目標(biāo)（緩沖區(qū)）首地址和源地址（UART接收寄存器）以及DMA計數(shù)器，準(zhǔn)備好下次DMA請求；另外產(chǎn)生DMA中斷。DMA中斷服務(wù)程序要做的工作很簡單，只要對全局標(biāo)志RECEIVE_FLAG置位，通知主程序有新的命令需要處理。這樣主程序可以直接處理RAM中的數(shù)據(jù)，而不需要花費時間去讀取UART的接收緩沖區(qū)。

數(shù)據(jù)處理：當(dāng)主程序通過查詢?nèi)謽?biāo)志RECEIVE_FLAG，如果為1，則知道有新的命令，可以直接讀取命令緩沖區(qū)，同時對RECEIVE_FLAG清零。然后按照一定的算法對接收的數(shù)據(jù)做出解析，這部分內(nèi)容不做重點討論。