一起学mini2440裸机开发(六)--UART原理与基础实验

2020-05-26来源: eefocus关键字:mini2440  裸机开发  UART

    我个人感觉UART也不算是很难,学过单片机的相信都用过UART,在这里还是说说它吧,并且在写基础实验并调试的时候,出现了一个问题,就是我们平时使用jlink调试程序都是基于在sdram中运行的,由于ram的掉电易失性,所以咱们的裸机程序根本就不能脱机工作,也即是说复位之后程序就没有了,当然,我知道可以利用以后学的知识将它下载到NAND Flash中去,这个以后再说。貌似还有一个办法,就是使用mdk直接Download到flash,不过需要什么算法之类的,这个算法我还不懂,先不管他了,先把UART的原理实验弄清楚了再说,以后学了nand flash就可以脱机工作了。


UART概述


    S3C2440通用异步收发器(UART)提供3个独立的异步串行I/O(UART0、UART1、UART2),每个端口都可以在中断或DMA模式下。也就是说,在CPU和UART之间传输数据时,UART可以产生中断或DMA请求。


    使用UART的最简单情况是只使用3根线:Tx用于数据发送,Rx用于数据接收,GND是双方地线,提供通信双方的参考电平,如图1所示:

    其中电平转换器的作用是完成通信双方之间的电平转换,这又牵扯到RS232电平和CMOS电平,咱可以不管它,可以直接假设PC机的Rx、Tx粉笔用两根线直接与SC2440的Tx、Rx相连就行了,即,PC机发送端Tx发送一个数据,S3C2440接收端Rx就能接收到该数据,反之亦然。


S3C2440处理器UART工作原理:

    

    S3C240的3个UART包括可编程的波特率,红外(IR)发射/接收,一个或两个停止位,5位、6位、7位或8位的数据宽度,和奇偶校验位。(不很懂是吧,其实我开始也不懂,这是什么玩意儿)


    每个UART包含一个波特率发生器、发送器、接收器和一个控制单元,如图2所示。波特率发生器的输入时钟有3种:PCLK、FCLK/n、UEXTCLK(外部输入时钟)。

   结合上图,数据收发原理如下:


   UART包含两种工作模式,FIFO模式和非FIFO模式。


   ●FIFO模式数据收发过程


    发送数据:在发送数据之前,先将数据写入到发送FIFO,然后数据从发送FIFO复制到发送移位寄存器,最后将数据从数据引脚(TxDn)移出。


    接收数据:数据从RxDn引脚一位一位地接收到接收移位寄存器,然后数据从接收移位寄存器复制到接收FIFO,最后,CPU可通过数据总线从接收FIFO中读取数据,


如图2中黑色虚线所示。


   ●非FIFO模式数据收发过程


    发送数据: 在发送数据之前,先将数据写入到发送保持寄存器,然后数据从发送保持寄存器复制到发送移位寄存器,最后将数据从数据引脚(TxDn)移出,如图2


中黑色粗实线所示。


    接收数据:数据从RxDn引脚一位一位地接收到接收移位寄存器,然后数据从接收移位寄存器复制到接收保持寄存器,最后,CPU可以从接收保持寄存器中读取数据,


如图2中黑色虚线所示。    


    注意:从图2中可以很容易看出发送FIFO和发送保持寄存器、接收FIFO和接收保持寄存器的关系。发送保持寄存器只是发送FIFO中的一个字节,接收保持寄存器只是接收FIFO中的一个字节。其实,非FIFO模式FIFO可以理解为FIFO模式的一个特例,此时,FIFO寄存器只有一个字节,而在FIFO模式时,FIFO寄存器有64个字节。


    下面就以非FIFO模式讲解,嘿嘿,其实,FIFO模式我不会用,至少是在平时的程序中没有用到。


UART引脚及相关寄存器


    S3C2440的引脚是复用的,可以通过编程将同一个引脚设置为不同的功能,UART也不例外。前文讲到在最简单的情况下,UART只需要3根线就可以实现通信功能,出去GND外,只有两根线:一根数据发送线TXD,一根数据接收线RXD。下图为S3C2440关于UART的引脚安排图:

   本实验咱们使用UART0,从上图可以看出,TXD0与GPH2是复用的,RXD0与GPH3是复用的。


   因此,使用UART0,首先应将GPH2设置为TXD0功能,将GPH3设置为RXD0功能:


     GPHCON&=~((3<<4)|(3<<6));        //GPH2--TXD0;GPH3--RXD0

     GPHCON|=((2<<4)|(2<<6));          //设置GPH2、GPH3为TXD0、RXD0功能


   然后是初始化与UART0相关的寄存器。


   S3C2440处理器串口具有很多功能。例如,支持FIFO模式、硬件流控、接收中断、接收超时、接收错误状态中断使能等功能。但是,对于我这样的初学入门者,不需要过多的了解这些功能,入门级的学习只需要实现如下功能:从计算机通过串口发送一个字符给S3C2440,S3C2440收到后通过串口发给计算机。


   总体来说,实现上述功能只需要初始化以下6个寄存器:ULCONn、UCONn、UBRDIVn、UTRSTATn、URXHn、UTXHn。那么咱接下来就介绍一下这些寄存器中与UART相关的位。


     ● ULCONn(UART LINE CONTROL REGISTER)


     主要设置数据的长度、停止位和校验位信息,这些东西很重要的奥,设置串口调试器的时候就得依据它。


     ● UCONn(UART CONTROL REGISTER)


     主要用于设置数据发送和接收的模式,中断方式还是查询模式。


    从表2和图2可以看出,UCONn的第10~11位用于选择波特率发生器的输入时钟。咱们接下来的实验选择的是PCLK。


    ●UBRDIVn(UART BAUD  RATE  DIVISOR  REGISTER)


     主要用于设置波特率。


      UART模块有3个UART波特率除数寄存器:UBRDIV0、UBRDIV1和UBRDIV2。根据所需的波特率和选定的时钟源,波特率除数寄存器(UBRDIVn)的值可以用如下计算得到:


    UBRDIVn=(int)(UART clock / (baud rate×16))-1


      其中,UART clock对应着图2中波特率发生器的3种输入时钟的一个,baud  rate是用户所需要的波特率,最前面用了强制类型,将计算结果转换为整数存储在UBRDIVn中。


     例如:如果要求串口通信的波特率是115 200,波特率发生器的输入时钟选择PCLK=50MHz,那么


                   UBRDIVn=(int)(50 000 000 / (115 200×16))-1


                                   =(int)(27.1)-1


                                   =27-1


                                   =26


      ●   UTRSTATn(UART TX/RX STATUS REGISTER)


      该寄存器包含发送和接收是否完成的状态位。


表4   UTRSTATn寄存器

UTRSTATn 位 描述 初始状态

发送空 [2]

当发送缓冲器无有效数据且最后一字节数据被发送后,该位自动置1


0:数据发送未完成


1:发送空


1

接收数据就绪 [0]

当接收缓冲器中接收到有效数据后,该位自动置1


0:未接收到有效数据


1:接收到有效数据


0

      咱们接下来的实验中就用到这两条语句:


     while(!(UTRSTAT0&(1<<2)));    //等待发送完成


     while(!(UTRSTAT0&(1<<0)));     //查询是否接收到有效数据


     ●   URXHn(UART RECEIVE BUFFER REGISTER )


     接收数据缓冲区寄存器,8位数据长度,当接收到数据后,从CPU可以从该寄存器读取接收到的数据。


    例如:使用UART第0通道从RXD接收数据可以使用以下方法:


     unsigned char c;

     while(!(UTRSTAT0&(1<<0)));     //等待接收完毕

     c=URXH0;


     ●   UTXHn(UART TRANSMIT BUFFER REGISTER)


     发送数据缓冲区寄存器,8位数据长度,当发送数据时,将要发送的数据写入该寄存器,即可自动发送。


     例如:使用UART 第0通道发送数据可以使用以下方法:


     UTXH0=c;

     while(!(UTRSTAT0&(1<<2)));      //等待发送完成


UART基础实验


    本实验要实现的功能:PC通过串口发送一个字符给S3C2440,S3C2440收到后通过串口发给PC。该实验的文件布局图如下:

main.c文件内容:


#include"uart.h"


int main()

{   

    unsigned char a;

    Uart0_Init(115200);     //初始化并设置波特率为115 200

    while(1)

    {

        a=getc();                    //获取串口输入的字符

        putc(a);                     //PC机显示同通过串口接收到的字符

    }     

}


uart.c文件内容:


#include

#include"uart.h"


#define PCLK   50000000

#define UART_BRD     (int)((PCLK/(baudrate*16))-1)


/***********************************************

*函数名称:void Uart0_Init(unsigned int baudrate)

*参数说明:baudrate:波特率

*返 回 值:无

*全局变量: 无

*功 能:对UART0进行初始化

[1] [2]
关键字:mini2440  裸机开发  UART 编辑:什么鱼 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/mcu/ic498308.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

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