2018年10月13日 | Tiny210裸机之UART串口操作

start.S源码：

.global _start

_start:

    ldr sp, =0xD0030000    @初始化堆栈

    b main

====================================================================

main.c：

#include "clock.h"

#include "led.h"

#include "uart.h"

#include "lib.h"

int main(void)

{

    led_init();    // 设置对应管脚为输出 

    clock_init(); // 初始化时钟 

    uart_init();   // 初始化UART0 

    uart_putchar('0');

    uart_putchar('x');

    putchar_hex(0x5a);    

    while (1)

    {

        char c = 'x';

        putchar('\n');

        c = uart_getchar();

        putchar(c);

        for (c = 'a'; c <= 'z'; c++)

            putchar(c);

        break;

    }

    while(1)

    {

        led_water();

    }

    return 0;

}

====================================================================

led.c源码：

#include "lib.h"

#define GPJ2CON         (*(volatile unsigned int *)0xe0200280)

#define GPJ2DAT         (*(volatile unsigned int *)0xe0200284)

#define GPH2CON        (*(volatile unsigned int *)0xE0200C40)

#define GPH2DAT        (*(volatile unsigned int *)0xE0200C44)

void led_init(void)

{

    // 配置GPJ2_0为输出引脚 

    GPJ2CON = 0x1111;

}

void led_water(void)

{

    int i = 0;

    while (1)

    {        

        GPJ2DAT = i;

        i++;

        if (i == 16)

            i = 0;

        delay();

    }

    return 0;

}

====================================================================

clock.c源码：

#define APLL_CON      (*(volatile unsigned int *)0xe0100100) 

#define CLK_SRC0      (*(volatile unsigned int *)0xe0100200) 

#define CLK_DIV0      (*(volatile unsigned int *)0xe0100300) 

#define MPLL_CON      (*(volatile unsigned int *)0xe0100108)  

void clock_init(void)

{

    // 设置时钟为:

    // ARMCLK=1000MHz, HCLKM=200MHz, HCLKD=166.75MHz

    // HCLKP =133.44MHz, PCLKM=100MHz, PCLKD=83.375MHz, 

    // PCLKP =66.7MHz

    // SDIV[2:0]  : S = 1

    // PDIV[13:8] : P = 0x3

    // MDIV[25:16]: M = 0x7d

    // LOCKED [29]: 1 = 使能锁

    // ENABLE [31]: 1 = 使能APLL控制器

    // 得出FoutAPLL = 500MHz

    APLL_CON = (1<<31)|(1<<29)|(0x7d<<16)|(0x3<<8)|(1<<0);

    // 时钟源的设置

    // APLL_SEL[0] :1 = FOUTAPLL

    // MPLL_SEL[4] :1 = FOUTMPLL

    // EPLL_SEL[8] :1 = FOUTEPLL

    // VPLL_SEL[12]:1 = FOUTVPLL

    // MUX_MSYS_SEL[16]:0 = SCLKAPLL

    // MUX_DSYS_SEL[20]:0 = SCLKMPLL

    // MUX_PSYS_SEL[24]:0 = SCLKMPLL

    // ONENAND_SEL [28]:1 = HCLK_DSYS

    CLK_SRC0 = (1<<28)|(1<<12)|(1<<8)|(1<<4)|(1<<0);

    // 设置分频系数

    // APLL_RATIO[2:0]: APLL_RATIO = 0x0

    // A2M_RATIO [6:4]: A2M_RATIO  = 0x4

    // HCLK_MSYS_RATIO[10:8]: HCLK_MSYS_RATIO = 0x4

    // PCLK_MSYS_RATIO[14:12]:PCLK_MSYS_RATIO = 0x1

    // HCLK_DSYS_RATIO[19:16]:HCLK_DSYS_RATIO = 0x3

    // PCLK_DSYS_RATIO[22:20]:PCLK_DSYS_RATIO = 0x1

    // HCLK_PSYS_RATIO[27:24]:HCLK_PSYS_RATIO = 0x4

    // PCLK_PSYS_RATIO[30:28]:PCLK_PSYS_RATIO = 0x1

    CLK_DIV0 = (0x1<<28)|(0x4<<24)|(0x1<<20)|(0x3<<16)|(0x1<<12)|(0x4<<8)|(0x4<<4);

    // SDIV[2:0]  : S = 1

    // PDIV[13:8] : P = 0xc

    // MDIV[25:16]: M = 0x29b

    // VSEL   [27]: 0

    // LOCKED [29]: 1 = 使能锁

    // ENABLE [31]: 1 = 使能MPLL控制器

    // 得出FoutAPLL = 667MHz

    APLL_CON = (1<<31)|(1<<29)|(0x29d<<16)|(0xc<<8)|(1<<0);

}

====================================================================

uart.c源码：

#define GPA0CON      (*(volatile unsigned int *)0xE0200000) 

#define ULCON0        (*(volatile unsigned int *)0xE2900000) 

#define UCON0          (*(volatile unsigned int *)0xE2900004) 

#define UTRSTAT0     (*(volatile unsigned int *)0xE2900010)

#define UTXH0          (*(volatile unsigned char *)0xE2900020) 

#define URXH0          (*(volatile unsigned char *)0xE2900024) 

#define UBRDIV0       (*(volatile unsigned int *)0xE2900028) 

#define UDIVSLOT0   (*(volatile unsigned int *)0xE290002C)

void uart_init(void)

{

    // 设置对应GPIO用于UART0 

    GPA0CON |= 0x22;

    // 设置UART0寄存器 

    // bit[1:0]:0x3 = 8位数据位

    // 其他位默认,即1位停止位，无校验，正常模式

    ULCON0 |= (0x3<<0);

    // Receive Mode [1:0]:1 = 接收采用查询或者中断模式

    // Transmit Mode[3:2]:1 = 发送采用查询或者中断模式

    // bit[6]:1 = 产生错误中断

    // bit[10]:0 = 时钟源为PCLK

    UCON0 = (1<<6)|(1<<2)|(1<<0);

    // 设置波特率(详细信息请参考手册或者学习日记)

    // DIV_VAL = UBRDIVn + (num of 1's in UDIVSLOTn)/16

    // DIV_VAL = (PCLK / (bps x 16)) - 1

    UBRDIV0 = 0x23;

    UDIVSLOT0 = 0x808;

    return;

}

char uart_getchar(void)

{

    char c;

    // 查询状态寄存器，直到有有效数据 

    while (!(UTRSTAT0 & (1<<0)));

    c = URXH0; // 读取接收寄存器的值 

    return c;

}

void uart_putchar(char c)

{

    // 查询状态寄存器，直到发送缓存为空 

    while (!(UTRSTAT0 & (1<<2)));

    UTXH0 = c; // 写入发送寄存器 

    return;

}

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lib.c源码：

void delay(void)

{

    volatile int i = 0x100000;

    while (i--);

}

void putchar_hex(char c)

{

    char * hex = "0123456789ABCDEF";

    uart_putchar(hex[(c>>4) & 0x0F]);

    uart_putchar(hex[(c>>0) & 0x0F]);

    return;

}

int putchar(int c)

{

    if (c == '\n')              // 如果程序里面为\n 

        uart_putchar('\r'); // 则在终端里面回车，换行 

    uart_putchar(c);

    return 0;

}

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Makefile文件：

uart.bin:start.s main.c uart.c clock.c led.c lib.c

    arm-linux-gcc -nostdlib -c start.s -o start.o

    arm-linux-gcc -nostdlib -c main.c -o main.o

    arm-linux-gcc -nostdlib -c uart.c -o uart.o

    arm-linux-gcc -nostdlib -c lib.c -o lib.o

    arm-linux-gcc -nostdlib -c clock.c -o clock.o    

    arm-linux-gcc -nostdlib -c led.c -o led.o    

    arm-linux-ld -Ttext 0xD0020010 start.o main.o uart.o lib.o clock.o led.o -o uart_elf

    arm-linux-objcopy -O binary -S uart_elf uart.bin

clean:

    rm -rf *.o *.bin uart_elf *.dis

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源码分析：

1.初始化时钟：

代码如下：

void clock_init(void)

{

    // 设置时钟为:

    // ARMCLK=1000MHz, HCLKM=200MHz, HCLKD=166.75MHz

    // HCLKP =133.44MHz, PCLKM=100MHz, PCLKD=83.375MHz, 

    // PCLKP =66.7MHz

    // SDIV[2:0]  : S = 1

    // PDIV[13:8] : P = 0x3

    // MDIV[25:16]: M = 0x7d

    // LOCKED [29]: 1 = 使能锁

    // ENABLE [31]: 1 = 使能APLL控制器

    // 得出FoutAPLL = 1000MHz

    APLL_CON = (1<<31)|(1<<29)|(0x7d<<16)|(0x3<<8)|(1<<0);

    // 时钟源的设置

    // APLL_SEL[0] :1 = FOUTAPLL

    // MPLL_SEL[4] :1 = FOUTMPLL

    // EPLL_SEL[8] :1 = FOUTEPLL

    // VPLL_SEL[12]:1 = FOUTVPLL

    // MUX_MSYS_SEL[16]:0 = SCLKAPLL

    // MUX_DSYS_SEL[20]:0 = SCLKMPLL

    // MUX_PSYS_SEL[24]:0 = SCLKMPLL

    // ONENAND_SEL [28]:1 = HCLK_DSYS

    CLK_SRC0 = (1<<28)|(1<<12)|(1<<8)|(1<<4)|(1<<0);

    // 设置分频系数

    // APLL_RATIO[2:0]: APLL_RATIO = 0x0

    // A2M_RATIO [6:4]: A2M_RATIO  = 0x4

    // HCLK_MSYS_RATIO[10:8]: HCLK_MSYS_RATIO = 0x4

    // PCLK_MSYS_RATIO[14:12]:PCLK_MSYS_RATIO = 0x1

    // HCLK_DSYS_RATIO[19:16]:HCLK_DSYS_RATIO = 0x3

    // PCLK_DSYS_RATIO[22:20]:PCLK_DSYS_RATIO = 0x1

    // HCLK_PSYS_RATIO[27:24]:HCLK_PSYS_RATIO = 0x4

    // PCLK_PSYS_RATIO[30:28]:PCLK_PSYS_RATIO = 0x1

    CLK_DIV0 = (0x1<<28)|(0x4<<24)|(0x1<<20)|(0x3<<16)|(0x1<<12)|(0x4<<8)|(0x4<<4);

    // SDIV[2:0]  : S = 1

    // PDIV[13:8] : P = 0xc

    // MDIV[25:16]: M = 0x29b

    // VSEL   [27]: 0

    // LOCKED [29]: 1 = 使能锁

    // ENABLE [31]: 1 = 使能MPLL控制器

    // 得出FOUTmpll = 667MHz

    APLL_CON = (1<<31)|(1<<29)|(0x29d<<16)|(0xc<<8)|(1<<0);

}

       我当初配置时钟的时候，自认为有一点基础了，就直接跑去看寄存器，进行相应的配置。但是一看寄存器，我就一头雾水了，S5PV210的寄存器太多，里面涉及的关系也太多，完全不知道来龙去脉，于是我就结合上下文看了看。发现一个很重要的参考资料，就是位于芯片手册的361页和362页的图，寄存器中涉及到的，在该图上面都能够找到，所以强烈推荐，配置S5PV210的时钟的时候，一定要参考该图。

上面给出的clock_init()函数，设置的寄存器参数，都是用的推荐值，在手册中都能够查到。

我以HCLKD为什么等于166.75MHz为例，来讲述如何借助芯片手册的361页和362页的图来配置时钟：

      1.HCLKD是用于显示域(如LCD等)的时钟，因此在361页的途中找到HCLK_DSYS，顺着箭头方向往回找，发现它是由DIVhclkd分频而来，即HCLK_DSYS = MOUT_DSYS / (HCLK_DSYS_RATIO + 1)，类似的分频系数对应于CLK_DIVn寄存器；

      2.clock_init()函数将HCLK_DSYS_RATIO设置为了0x3;

      3.从图可以得知，MOUT_DSYS要不是来源于SCLKmpll，就是是来源于SCLKa2m，而clock_init()函数将其设置为来源于SCLKmpll，类似于这样的选择时钟源，对应于CLK_SRCn寄存器；

      4.从图可以得知，SCLKmpll要不来源于外部晶振的直接输入，要不来源于晶振经过锁相环倍频后的输出，而clock_init()函数将其设置为了来源于晶振经过锁相环倍频后的输出(即FOUTmpll = 667MHz)；

最终：HCLKD = 667MHz / (0x3 + 1) = 166.75MHz

如果大家任然没有感悟到，可以再去看看声卡的日志中初始化时钟的部分。

2.初始化串口：

其实s5pv210的串口初始化和2440的串口初始化操作几乎一样：主要设置波特率，8位数据位，1位停止位，无校验，无流控，查询或者中断方式，这些我在提供的代码里面已经有详细的注释。

二者的主要差别就是波特率的设置，S5PV210多出了一个寄存器，是的波特率设置更加精确，描述如下：

分频系数 = ( 串口时钟源的频率 / (波特率 * 16)) - 1；

分频系数 = UBRDIVn寄存器的值 + (UDIVSLOTn寄存器中1的个数) / 16;

以时钟源为PCLKP =66.7MHz，波特率设为115200为例：

分频系数 = ( 66700000 / (115200 * 16)) - 1 = 35.2；

所以：

UBRDIVn寄存器的值 = 35；

UDIVSLOTn寄存器的值 = 0x808；

注意：

问：从这以后，在写Makefile的时候，一定要指明连接地址为0xD0020010，为什么？

答：1.在以后的写的代码将不再是位置无关码，相关知识，请看一期视频；

       2.我在上篇学习日记中已经讲解了启动流程，请再参考一下；