ARM9硬件接口學(xué)習(xí)之UART

作者：時(shí)間：2013-01-04 來源：網(wǎng)絡(luò)

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　　在沒有引入UART之前，由于沒有OS，我們寫程序燒到開發(fā)板內(nèi)執(zhí)行后，并不能在程序的運(yùn)行過程中打印一些提示信息告訴我們程序究竟運(yùn)行了如何或者提供接口讓用戶去控制程序的運(yùn)行路徑，最后也只能通過物理現(xiàn)象去判斷程序是否執(zhí)行成功。

　　使用串口我們便可以實(shí)現(xiàn)開發(fā)板最基本的數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，實(shí)現(xiàn)同開發(fā)板的交互，控制程序的運(yùn)行，并且在程序運(yùn)行中打印出一些信息進(jìn)行debug。實(shí)際上bootloader和kernel的控制臺（nfs模式）都是通過uart實(shí)現(xiàn)的。由此我們可以發(fā)現(xiàn)uart在實(shí)際開發(fā)中是非常重要的。

　　1. s3c2410串口基礎(chǔ)

　　S3C2410A UART詳細(xì)的規(guī)格說明請參考s3c2410的datasheet。

　　1） S3c2410的uart默認(rèn)使用的系統(tǒng)時(shí)鐘是PCLK。

　　這和計(jì)算uart的波特率有關(guān)。

　　2） UART的功能模塊及數(shù)據(jù)傳輸流程

　　每一個(gè)uart都包含一個(gè)波特率發(fā)生器（Baudrate Generator），發(fā)送器（Transmitter），接收器（Receiver）以及一個(gè)控制邏輯（Control Unit）。

　　波特率發(fā)生器使用的時(shí)鐘可以為PCLK（默認(rèn)）或者UEXTCLK（主要是為了達(dá)到更高的波特率，默認(rèn)使用PCLK最高為230.4k bps）。發(fā)送器和接受器分別包括一個(gè)16-byte的FIFO以及一個(gè)數(shù)據(jù)移位器（data shifter）。數(shù)據(jù)通過發(fā)送引腳（TxDn）和接收引腳（RxDn）進(jìn)行發(fā)送和接收。

　　發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，CPU通過內(nèi)部總線將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入Transmit buffer，對程序員來講即將數(shù)據(jù)寫入Transmit Holding Register（若使用FIFO Mode也是寫入這個(gè)寄存器，硬件內(nèi)部會自動(dòng)判斷）。然后Transmitter按照Buad-rate Generator產(chǎn)生的波特率將Transmit Buffer內(nèi)的數(shù)據(jù)移入Transmit Shifter, 最后通過TXDn引腳發(fā)送出去。

　　接收數(shù)據(jù)時(shí)，接收引腳（RxDn）按一定波特率通過UART接口模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)接收進(jìn)來存放在Receive Shifter然后再移入Receive Buffer。對程序員來講即通過Receive Holding Register讀取接收到的數(shù)據(jù)（類似發(fā)送，不管是否使用FIFO Mode都是讀該寄存器獲取接收到的數(shù)據(jù)）。

　　Transmit Holding Register和Receive Holding Register都是8 bit大小的寄存器，即每次可讀寫一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。

　　3）波特率的計(jì)算

　　波特率時(shí)鐘主要是用來提供串口數(shù)據(jù)發(fā)送和接收時(shí)所需要的時(shí)鐘信號。

　　計(jì)算方法為源時(shí)鐘（默認(rèn)為PCLK）除以16以及一個(gè)16位分頻因子（divisor）。分頻因子的值存儲在baudrate divisor register （UBRDIVn）內(nèi)，由用戶指定。

　　通常我們計(jì)算波特率的方法為根據(jù)想要的波特率反過來計(jì)算divisor, 然后將該值寫入Divisor Register（UBRDIVn）寄存器內(nèi)。公式如下：

　　UBRDIVn = （int）（PCLK/（bps x 16）） -1

　　Bps為我們需要設(shè)置的波特率，比如115200。

　　2. s3c2410串口實(shí)驗(yàn)

　　實(shí)驗(yàn)代碼很簡單，非常適合串口編程入門。

　　內(nèi)容為：通過串口打印出一行信息提示用戶輸入一個(gè)字符。若用戶輸入’e’即退出程序。若輸入其他字符則重復(fù)嘗試。

　　下面具體分析：（部分內(nèi)容引用自《S3C2410完全開發(fā)流程》，這里感謝其作者的貢獻(xiàn)）

　　UART的寄存器有11X3個(gè)（3個(gè)UART）之多，我們選最簡單的方法來進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，用到的寄存器也有8個(gè)。不過初始化就用去了5個(gè)寄存器，剩下的3個(gè)用于接收、發(fā)送數(shù)據(jù)。如此一來，操作UART倒也不復(fù)雜。本板使用UART0：

　　1）初始化：

　　a. 把使用到的引腳GPH2、GPH3定義為TXD0、RXD0：

　　GPHCON |= 0xa0; //GPH2,GPH3 set as TXD0,RXD0

　　GPHUP = 0x0c; //GPH2,GPH3內(nèi)部上拉

　　b.ULCON0 （ UART channel 0 line control register ）：設(shè)為0x03

　　此值含義為：8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位，無校驗(yàn)，正常操作模式。

　　c.UCON0 （UART channel 0 control register ）：設(shè)為0x05

　　除了位[3:0]，其他位都使用默認(rèn)值。位[3:0]=0b0101表示：發(fā)送、接收都使用“中斷或查詢方式”--本實(shí)驗(yàn)使用查詢查詢方式。

　　d.UFCON0 （UART channel 0 FIFO control register ）：設(shè)為0x00

　　每個(gè)UART內(nèi)部都有一個(gè)16字節(jié)的發(fā)送FIFO和接收FIFO，但是本實(shí)驗(yàn)不使用FIFO，設(shè)為默認(rèn)值0

　　e.UMCON0 （UART channel 0 Modem control register ）：設(shè)為0x00

　　本實(shí)驗(yàn)不使用流控，設(shè)為默認(rèn)值0