UART基础知识转载

Posted 2020-06-19

1、UART原理说明

发送数据时，CPU将并行数据写入UART，UART按照一定的格式在一根电线上串行发出；接收数据时，UART检测另一根电线上的信号，串行收集然后放在缓冲区中，CPU即可读取UART获得这些数据。UART之间以全双工方式传输数据，最精确的连线方法只有3根电线：TxD用于发送数据，RxD用于接收数据，Gnd用于给双发提供参考电平，连线如下：

 

 

UART使用标准的TTL/CMOS逻辑电平（0~5v、0~3.3v、0~2.5v或0~1.8v）来表示数据，高电平表示1，低电平表示0。为了增强数据的抗干扰能力、提高传输长度，通常将TTL/CMOD逻辑电平转换为RS-232逻辑电平，3~12v表示0，-3~-12v表示1

 

TxD、RxD数据线以位为最小单位传输数据，而帧由具有完整意义的、不可分割的若干位组成，它包含开始位、数据位、校验位（需要的话）和停止位。发送数据之前，UART之间要约定好数据的传输速率（即每位所占据的时间，其倒数称为波特率）、数据的传输格式（即有多少个数据位、是否使用校验位、是奇校验还是偶校验、有多少个停止位）。

数据传输流程如下：

（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地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，发送方一位一位地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1位校验位。有两种校验方法：奇校验、偶校验——数据位连同校验位中，1的数据等于奇数或偶数。

（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。

 

下图演示了UART使用7个数据位、偶校验、2个停止位的格式传输字符‘A’（二进制值为0b1000001）时，TTL/COM逻辑电平和RS-232逻辑电平对应的波形

TTL/COM逻辑电平

 

RS-232逻辑电平

 

 

2、s3c2440 UART特性

（1）工作模式

s3c2440中，UART有三个独立的通道，UART0、UART1、UART2，每个通道都可以工作于中断模式和DMA模式。关于这两种模式我们有必要说一下

<1>中断模式：

这就是说，当要收发数据时会向CPU发出中断请求，由CPU完成收发的工作

<2>DMA模式：

这就是说，当要收发数据发出DMA请求，然后DMA向CPU发出总线请求，CPU将总线交给DMA之后，由DMA控制数据的收发工作。

 

（2）数据收发方式

<1>使用FIFO

在发送端，首先检查对方是否请求发送以及FIFO是否已满，只有当对方有发送请求且FIFO未满的情况下，才会向FIFO写入数据，当FIFO数据达到一定数量是，就会进行中断请求或DMA请求，将数据通过移位寄存器发送出去。在接收端，通过移位寄存器将数据存入FIFO中。

在接收端，首先检查FIFO是否已满，如果FIFO未满，则可以发出请求发送信号。

 

<2>不使用FIFO

在发送端首先检查发送缓冲器是否为空以及是否有发送请求，如果发送缓冲区为空，就会向发送缓冲区写入数据，然后产生中断请求或DMA请求，将数据发送到接收端。当接收端的接收缓冲区接收到数据后，先读取数据，然后再次请求发送数据。

 

3、s3c2410 UART的使用方法

（1）将所涉及到的UART通道管脚设为UART功能

（2）UBRDIVn寄存器：设置波特率

（3）ULCONn寄存器：设置传输格式

（4）UCONn寄存器：选择UART时钟源、设置UART中断方式等

（5）UFCONn寄存器和UFSTATn寄存器：用来设置是否使用FIFO，设置各个FIFO的触发阀值

（6）UMCONn寄存器和UMSTATn寄存器：用于流量控制