第11课.串口（UART）的使用

Posted 2021-03-19 huangdengtao

1.UART连线图

S3C2440有3个独立通道的UART

2.数据传输流程

1.平时数据线处于“空闲”状态（1状态）
2.当要发送数据时，UART改变TxD数据线的状态（变为0状态），并维持1位的时间，这样接收方检测到开始位后，在等待1.5位的时间就开始一位一位的检测数据线的状态得到所传输的数据
3.UART一帧中可以有5,6,7或8位的数据，发送方一位一位的改变数据线的状态将它们发送出去。首先发送最低位
4.如果使用校验功能，UART在发送完数据位后，还要发送1个校验位。有两种校验方法：奇校验，偶校验——数据位连同校验位，“1”的数目等于奇数或偶数
5.最后，发送停止位。数据线恢复到“空闲”状态（1状态）。停止位的长度有3种：1位，1.5位，2位

3.S3C2440中UART的工作过程

S3C2440UART的FIFO深度为64。发送数据时，CPU先将数据写入发送FIFO中，然后UART会自动将FIFO中的数据复制到“发送移位器”中，发送移位器将数据一位一位的发送到TxDn数据线上（根据设定的格式，插入开始位，校验位和停止位）。接收数据时，“接收移位器”将RxDn数据线上的数据一位一位接收进来，然后复制到接收FIFO中，CPU即可从中读取数据。

4.寄存器讲解

UBRDIVn寄存器：设置波特率

UBRDIVn = (int)(UART时钟 / (波特率 * 16)) - 1
eg：
    UBRDIVn = (int)(50000000 / (115200 * 16)) - 1
            = 26

ULCONn寄存器：设置传输格式

UCONn寄存器：选择时钟源，设置UART的中断方式等。

UFCONn寄存器

UFCONn寄存器用于设置是否使用FIFO，设置各FIFO的触触发阈值，即发送FIFO中有多少个数据时产生中断，接收FIFO中有多少个数据时产生中断。并可以通过设置UFCONn寄存器来复位各个FIFO

UFSTATn寄存器

读取UFSTAT寄存器可以知道各个FIFO是否已经满，其中有多少个数据。
不使用FIFO时，可以认为FIFO的深度为1，使用FIFO时S3C2440的深度为64

UTRSTATn寄存器

UTRSTATn寄存器用来表示数据是否已经发送完毕，是否已经接受到数据。

UERSTATn寄存器

用来表示各种错误是否发生，位[0]~[3]为1时分别表示溢出错误，校验错误，帧错误，检测到“break”信号，读取这个寄存器时，他会自动清0

UTXHn

CPU将数据写入这个寄存器，UART即会将它保存到缓冲区去，并自动发出

URXHn

当UART接收到数据时，CPU读取这个寄存器，即可获得数据

UMCONn寄存器和UMSTATn寄存器

这两类寄存器用于流量控制，这里不介绍

5.硬件接线图

6.代码编写

uart.h

#ifndef _UART_H
#define _UART_H

void uart0_init();
int putchar(int c);
int getchar(void);
int puts(const char *s);

#endif

uart.c

#include "s3c2440_soc.h"

/*  115200, 8n1
 *  8: 数据位
 *  n: 没有校验位
 *  1: 停止位
 */
void uart0_init()
{
    /*  设置引脚    */
    GPHCON &= ~((3<<4) | (3<<6));
    GPHCON |= ((2<<4) | (2<<6));

    /*  设置上拉    
     *  因为uart传输协议要求开始空闲为高电平
     */
    GPHUP &= ((1<<2) | (1<<3));
    
    /*  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;
}

int putchar(int c)
{
    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++;
    }
}

main.c

#include "s3c2440_soc.h"
#include "uart.h"

main(int argc, char **argv)
{
    unsigned char c;
    uart0_init();
    puts("Hello world

");

    while(1)
    {
        c = getchar();
        if(c == '
')
        {
            putchar('
');
        }
        if(c == '
')
        {
            putchar('
');
        }

        putchar(c);
    }

    return 0;
}