《2440裸机》UART

1.原理分析

　　UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，也叫做通用异步收发传输器(异步全双工收发)。一般UART可以用来打印调试信息，也可以外接模块。

　　由于是异步的方式，它们没有一个可以共同参照的时钟，所以收发双方要约定好发送数据的速率（也就是波特率），如果没有约定波特率的话就会发生这种情况：ARM发送了持续1s高电平，PC端接收到之后由于没有约定好收发数据的速率，那么PC端不知道这段高电平代表了几个逻辑’1’，如果是0.5s一个数据，那它就是2个’1’，如果是1s一个数据，那它就是1个’1’。

　　有了波特率，PC端能准确的知道自己接收的是几个’1’ 几个’0’，但这样还是不够的。哪里是开始，哪里是结束，数据是哪几位等等，这些都是需要我们人为的给每个bit定义独特的意义，这就是数据格式。

　　一般情况下，我们都将串口波特率设置为115200，数据位为8位，没有校验位，停止位为1位。简要表达就是115200，8n1。下面我们将用图示的方式，来解析UART上一帧数据是怎么发送的。

　　在没有数据传输的时候，内部上拉会让传输线维持在高电平，当发送端需要发送数据时，它会将电平拉低持续1bit时间，告诉接收端"我要开始传数据了"，接下来双方便开始按照约定的速率收发数据，直到发送端将电平重新拉至高电平，表示结束。

　　说完了收发逻辑，下面来看在2440中UART部分的整体结构。

　　这个结构图中，我们注意到波特率生成部分，它的时钟来源有3个，PCLK、FCLK、UEXTCLK 这些是可选的。并且接受和发送都有64字节的缓存区，这个也是可以配置的。当然了，CPU怎么知道发送完成和接收完成？通常就是两种方式，一种就是CPU轮询了，另一种就是靠中断了。

　　整体有了大致的印象，接下来我们就可以开始对各个部分进行配置了。

引脚配置

　　UART所用的TxD和RxD引脚都是复用的，所以需要我们设置引脚功能。

　　通过查阅芯片原理图或者是直接看芯片手册中IO对应章节中的表项，我们可以得到RXD0和TXD0所在的引脚是GPH3和GPH2

　　通过配置GPHCON（0x56000070）中GPH3和GPH2，将它们都设置为0b10来使能RXD0和TXD0

　　之前也有说过，在没有数据传输时，数据线要由内部上拉维持高电平，所以我们还要使能内部上拉，通过配置GPHUP（0x56000078）中对应的第2位和第3位为0。

波特率和数据格式配置

　　通过配置UBRDIVn这个参数，我们就能获得自己想要的波特率。首先假设UART的时钟来源是PCLK（50M），那么我们想要配置波特率为115200，那么计算得到的UBRDIVn的值如下所示。

　　首先我们需要通过配置UCON0（0x50000004），来选择UART的时钟来源为PCLK，并且设置传输接收模式为中断/查询模式。这个寄存器还能配置很多功能，文档中描述很详细，当有实际需求的时候查询文档进行相关配置即可。

　　之后我们将UBRDIV0（0x50000028）设置为之前计算得到的值26，来配置波特率。

　　最后我们设置ULCON0寄存器，来设置数据格式为8n1（8位数据，无校验位，1位停止位）

发送接收

　　为了简单，这里我们使用CPU轮询的方式来编写发送接收函数。

　　UTRSTAT0（0x50000010）是UART0的发送/接收状态寄存器

　　通过不断查询Transmitter empty位和 Receive buffer data ready位来得知是否能发送/接收数据。发送数据则将数据写入到UTXH0（0x50000020），接受数据则将URXH0（0x50000024）中得数据提取出来。

2.代码编写

#include "s3c2440_soc.h"

/* 115200,8n1 */

void uart0_init()

{

/* 设置引脚用于串口 */

/* GPH2,3用于TxD0, RxD0 */

GPHCON &= ~((3<<4) | (3<<6));

GPHCON |= ((2<<4) | (2<<6));

GPHUP &= ~((1<<2) | (1<<3));  /* 使能内部上拉 */

/* 设置波特率 */

/* UBRDIVn = (int)( UART clock / ( buad rate x 16) ) –1

*  UART clock = 50M

*  UBRDIVn = (int)( 50000000 / ( 115200 x 16) ) –1 = 26

*/

UCON0 = 0x00000005; /* PCLK,中断/查询模式 */

UBRDIV0 = 26;

/* 设置数据格式 */

ULCON0 = 0x00000003; /* 8n1: 8个数据位, 无较验位, 1个停止位 */

}

int putchar(int c)

{

/* UTRSTAT0 */

/* UTXH0 */

while (!(UTRSTAT0 & (1<<2)));

UTXH0 = (unsigned char)c;

}

int getchar(void)

{

while (!(UTRSTAT0 & (1<<0)));

return URXH0;

}

int puts(const char *s)

{

while (*s)

{

putchar(*s);

s++;

}

}