Tiny6410之uart裸机驱动

Posted 2020-08-06 凌潇

UART简介：

　　UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter)通用异步收发器（异步串行通信口），是一种通用的数据通信协议，它包括了RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等接口标准规范和总线标准规范，即UART是异步串行通信口的总称。而RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等，是对应各种异步串行通信口的接口标准和总线标准，它规定了通信口的电气特性、传输速率、连接特性和接口的机械特性等内容，这些东东都是物理层的概念。通信协议，是属于通信网络中的数据链路层的概念。
一、数据传输流程：
　　1）平时数据线处于“空闲”状态（1状态）
　　2）当腰发送数据时，UART改变TxD数据线状态（0状态）并维持一位的时间，这样接收方检测到开始位后。再等1.5位的时间就开始一位一位的检测数据线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，将他们发送出去，首先发送最低位。
　　4）如果使用校验功能UART在发送完数据后还要发送一校验位，有两种校验方式，奇校验和偶校--数据位连同校验位中，“1”的数目等于奇数或偶数
　　5）最后发送停止位，数据线状态恢复到“空闲”状态（1状态）停止位的状态有三种1位，1.5位，2位。

    起始位：先发出一个逻辑”0”信号，表示传输字符的开始。
    数据位：可以是5~8位逻辑”0”或”1”。如ASCII码（7位），扩展BCD码（8位）。小端传输
    校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)
    停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。
    空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有资料传送。
    
二、操作步骤：
　　第一步：配置引脚

　　通过硬件原理图可以知道使用的是MAX3232SOP芯片 使用的是TX0 和RXD0 对应的配置寄存器是GPA通过数据手册可知GPA的地址及每位所代表的意义。通过数据手册可以知道通过配置GPACON的相应管脚就可以将其设置为UART功能。

　　Register       Address
    GPACON   0x7F008000   

GPA0  [3:0]        0000 = Input              0001 = Output
                         0010 = UART RXD[0]  0011 = Reserved
                         0100 = Reserved        0101 = Reserved
                         0110 = Reserved        0111 = External Interrupt Group 1 [0]
                            
GPA1  [7:4]        0000 = Input              0001 = Output
                         0010 = UART TXD[0]  0011 = Reserved
                         0100 = Reserved        0101 = Reserved
                         0110 = Reserved        0111 = External Interrupt Group 1 [1]

故只需要将GPACON的第八位赋值成 0x00100010即可将GPA配置成UART

第二步：设置数据格式
　　由数据手册可知uart数据帧发送是可编程的。它由一个起始位，5～8 个数据位，一个可选的奇偶位和 1～2 个可由行控制寄存器（ULCONn ）指定的停止位组成。发送器也可以产生中断条件，在传输过程中，它通过置位逻辑状态 0 来强制串行输出。当目前的发送完全传输完成后，发送中断信号。然后不断传送数据到发送 FIFO 寄存器（在非 FIFO 的模式下，发送保存寄存器。）

word length = 11,8bit的数据

Number of Stop Bit = 0;1bit的停止位

Parity Mode = 000;无校验位

Intfrared Mode =0;使用普通模式

所以ULCON0 = 0x3;

第三步：UART配置

 

Receive Mode = 01;使用中断模式或轮询模式、

Transmit Mode = 01；使用中断模式或轮询模式

Send Break Signal = 0;普通传输

loop-back Mode = 0;使用回环方式

Clock Selection = 0;使用PCLK作为UART的工作时钟

所以UCON =0x5;UFCON0 用来使能FIFO，UMCON0用来设置无留控

第三步：设置波特率
　　波特率即每秒传输的数据位数，涉及两个寄存器UBRDIV0和UDIVSLOT0

波特率设置相关公式：DIV_VAL = UBRDIVn + (num of 1’s in UDIVSLOTn)/16. Refer to UART Baud Rate Configure Registers.

PCLK = 66.5MHZ 波特率bps设置为115200。所以（66.5MHZ、（115200*16））-1 =35.08 =UBRDIVn + (num of 1’s in UDIVSLOTn)/16。故设置UBRDIV0 = 35，UDIVSLOT0 = 0x1;

 第四步:编码

  1 //start.S
  2 // 启动代码
  3 .global _start
  4 
  5 _start:
  6 
  7     // 把外设的基地址告诉CPU
  8     ldr r0, =0x70000000                     
  9     orr r0, r0, #0x13                    
 10     mcr p15,0,r0,c15,c2,4                
 11     
 12     // 关看门狗
 13     ldr r0, =0x7E004000
 14     mov r1, #0
 15     str r1, [r0] 
 16     
 17     // 设置栈
 18     ldr sp, =0x0C002000
 19     
 20     // 开启icaches
 21 #ifdef  CONFIG_SYS_ICACHE_OFF
 22     bic r0, r0, #0x00001000                 @ clear bit 12 (I) I-cache
 23 #else
 24     orr r0, r0, #0x00001000                 @ set bit 12 (I) I-cache
 25 #endif
 26     mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0
 27 
 28     // 设置时钟
 29     bl clock_init
 30     
 31     // 调用C函数点灯
 32     bl main
 33     
 34 halt:
 35     b halt    
 36 //Tiny6410Addr.h
 37 #ifndef _Tiny6410Addr_H
 38 #define _Tiny6410Addr_H
 39 //GPK 
 40 #define GPKIO_BASE (0x7F008800)
 41 #define rGPKCON0 (*((volatile unsigned long *)(GPKIO_BASE+0x00)))
 42 #define rGPKDAT  (*((volatile unsigned long *)(GPKIO_BASE+0x08)))
 43 
 44 //CLOCK
 45 #define APLL_LOCK (*((volatile unsigned long *)0x7E00F000))
 46 #define MPLL_LOCK (*((volatile unsigned long *)0x7E00F004))
 47 #define EPLL_LOCK (*((volatile unsigned long *)0x7E00F008))
 48 #define OTHERS     (*((volatile unsigned long *)0x7E00F900))
 49 #define CLK_DIV0  (*((volatile unsigned long *)0x7E00F020))
 50 #define APLL_CON  (*((volatile unsigned long *)0x7E00F00C))
 51 #define MPLL_CON  (*((volatile unsigned long *)0x7F00F010))
 52 #define CLK_SRC   (*((volatile unsigned long *)0x7E00F01C))
 53 
 54 //GPA /uart
 55 #define ULCON0     (*((volatile unsigned long *)0x7F005000))
 56 #define UCON0      (*((volatile unsigned long *)0x7F005004))
 57 #define UFCON0     (*((volatile unsigned long *)0x7F005008))
 58 #define UMCON0     (*((volatile unsigned long *)0x7F00500C))
 59 #define UTRSTAT0   (*((volatile unsigned long *)0x7F005010))
 60 #define UFSTAT0    (*((volatile unsigned long *)0x7F005018))
 61 #define UTXH0      (*((volatile unsigned char *)0x7F005020))
 62 #define URXH0      (*((volatile unsigned char *)0x7F005024))
 63 #define UBRDIV0    (*((volatile unsigned short *)0x7F005028))
 64 #define UDIVSLOT0  (*((volatile unsigned short *)0x7F00502C))
 65 #define GPACON     (*((volatile unsigned long *)0x7F008000))
 66 
 67 
 68 
 69 #endif
 70 
 71 
 72 
 73 //uart.c
 74 // 功能:初始化串口
 75 #include "uart.h" 
 76 #include "Tiny6410Addr.h"
 77 
 78 
 79 void uart_init(void)
 80 {
 81     /* 1. 配置引脚 */
 82     GPACON &= ~0xff;
 83     GPACON |= 0x22;
 84     
 85     /* 2. 设置数据格式等 */
 86     ULCON0 = 0x3;                      // 数据位:8, 无校验, 停止位: 1, 8n1 
 87     UCON0  = 0x5;                      // 时钟：PCLK，禁止中断，使能UART发送、接收 
 88     UFCON0 = 0x01;                     // FIFO ENABLE
 89     UMCON0 = 0;                        // 无流控
 90     
 91     /* 3. 设置波特率 */
 92     // DIV_VAL = (PCLK / (bps x 16 ) ) - 1 = (66500000/(115200x16))-1 = 35.08
 93     // DIV_VAL = 35.08 = UBRDIVn + (num of 1’s in UDIVSLOTn)/16 
 94     UBRDIV0   = 35;
 95     UDIVSLOT0 = 0x1;
 96     
 97 }
 98 
 99 /* 接收一个字符 */
100 char get_char(void)
101 {
102     while ((UFSTAT0 & 0x7f) == 0);  // 如果RX FIFO空，等待 
103     return URXH0;                   // 取数据 
104 }
105 
106 /* 发送一个字符 */
107 void put_char(char c)
108 {
109     while (UFSTAT0 & (1<<14));         // 如果TX FIFO满，等待 
110     UTXH0 = c;                      // 写数据 
111 }
112 
113 
114 //uart.h
115 char get_char(void);
116 void put_char(char c);
117 void init_uart(void);
118 
119 //clock.c
120 #include "Tiny6410Addr.h"
121 // 功能:c语言初始化时钟
122  
123 
124 #define ARM_RATIO    0                           // ARMCLK     = DOUTAPLL / (ARM_RATIO + 1)      = 532/(0+1) = 532  MHz
125 #define MPLL_RATIO   0                           // DOUTMPLL = MOUTMPLL / (MPLL_RATIO + 1)   = 532/(0+1) = 532  MHz
126 #define HCLKX2_RATIO 1                           // HCLKX2     = HCLKX2IN / (HCLKX2_RATIO + 1) = 532/(1+1) = 266  MHz
127 #define HCLK_RATIO   1                           // HCLK     = HCLKX2   / (HCLK_RATIO + 1)   = 266/(1+1) = 133  MHz
128 #define PCLK_RATIO   3                           // PCLK       = HCLKX2   / (PCLK_RATIO + 1)   = 266/(3+1) = 66.5 MHz
129 
130 
131  
132 #define APLL_CON_VAL  ((1<<31) | (266 << 16) | (3 << 8) | (1))
133 
134  
135 #define MPLL_CON_VAL  ((1<<31) | (266 << 16) | (3 << 8) | (1))
136 
137  
138 
139 void clock_init(void)
140 {    
141     /* 1. 设置各PLL的LOCK_TIME,使用默认值 */
142     APLL_LOCK = 0xffff;                            // APLL_LOCK，供cpu使用 
143     MPLL_LOCK = 0xffff;                            // MPLL_LOCK，供AHB(存储/中断/lcd等控制器)/APB(看门狗，定时器，SD等)总线上的设备使用
144     EPLL_LOCK = 0xffff;                            // EPLL_LOCK，供UART,IIS,IIC使用 
145 
146     /* 2. 设置为异步模式(Asynchronous mode) */
147     OTHERS &= ~0xc0;                            //《linux installation for u-boot》3.7中：用MPLL作为HCLK和PCLK的Source是异步(ASYNC)模式,用APLL是同步(SYNC)模式
148     while ((OTHERS & 0xf00) != 0);
149 
150     /* 3. 设置分频系数 */
151     CLK_DIV0 = (ARM_RATIO) | (MPLL_RATIO << 4) | (HCLK_RATIO << 8) | (HCLKX2_RATIO << 9) | (PCLK_RATIO << 12);
152 
153     /* 4. 设置PLL,放大时钟 */    
154     APLL_CON = APLL_CON_VAL;  
155     MPLL_CON = MPLL_CON_VAL;  
156 
157     /* 5. 选择PLL的输出作为时钟源 */
158     CLK_SRC = 0x03;
159 }
160 
161 //main.c
162 #include "uart.h"
163 int main()
164 {
165     char c;
166     uart_init();
167     while(1)
168     {
169         c= get_char();
170         put_char(c+1);
171     }
172     
173     return 0;
174     }
175 
176 //Makefile
177 uart.bin : start.o clock.o main.o uart.o
178     arm-linux-ld -Ttext 0x50000000 -o uart.elf start.o clock.o main.o uart.o
179     arm-linux-objcopy -O binary uart.elf uart.bin
180     arm-linux-objdump -D uart.elf > uart.dis
181     
182 %.o : %.S
183     arm-linux-gcc -g -c -O2 -o $@ $^
184     
185 %.o : %.c
186     arm-linux-gcc -g -c -O2 -o $@ $^
187 .PHONY:clean
188 clean:
189     rm *.o *.elf *.bin *.dis

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