2019年11月25日 | TX2440裸机程序-uart

一、uart原理简介

数据通信方式为：并行通信与串行通信两种:

§并行通信:利用多条数据线将数据的各位同时传送。

它的特点是：传输速度快，是用于短距离通信；

§串行通信：利用一条数据线将数据一位位地顺序传送。

特点是通信线路简单，利用简单的线缆就实现通信，低成本，是用于远距离通信。

异步通信：

ª异步通信：以一个字符为传输单位，通过两个字符间的时间间隔是不固定的，然而同一字符中的两个相邻位之间的时间间隔是固定的。

ª通信协议：是指通信双方约定的一些规则。在异步通讯时，对数据格式有如下约定：规定有空闲位、起始位、资料位、奇偶校验位、停止位。

起始位：先发一个逻辑“0”信号，表示传输字符的开始；

数据位：紧接在起始位之后。数据位的个数可以是4、5、6、7、8等，从最低位开始传送，靠时钟定位。

奇偶校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数（偶校验）或（奇校验），以此校验数据传送的正确性。

停止位：它是一个字符数据的结束标志。

空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路没有数据传送。

UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter(通用异步收发送器)，用来传输串行数据，发送数据时，CPU将并行数据写入UART，UART按照一定格式在TxD线上串行发出；接收数据时，UART检测到RxD线上的信号，将串行收集放到缓冲区中，CPU即可读取UART获得的这些数据。

UART最精简的连线形式只有3根线，TXD用于发送，RXD用于接收，GND用于提供参考电平。UART之间以帧作为数据传输单位，帧由具有完整意义的若干位组成，它包含开始位、数据位、校验位和停止位。发送数据之前，互相通信的UART之间要约定好数据传输速率（波特率的倒数）、数据的传输格式（多少个数据位、是否使用校验位、奇校验还是偶校验、多少个停止位）。

二、s3c2440 uart特性

S3C2440的通用异步收发器（UART）配有3个独立异步串行I/O（SIO）端口，每个都可以通过产生中断或DMA请求（及查询）来进行CPU和UART之间的数据传输。如下图所示：每个UART包含一个波特率发生器、发送器、接收器和一个控制单元。

波特率发生器可以由PCLK、FCLK/n或UEXTCLK（外部输入时钟）时钟驱动。UART通过使用系统时钟可以支持最115.2Kbps的比特率。如果是使用外部器件提供UEXTCLK的UART，则UART可以运行在更高的速度。发送器和接收器各包含一个64字节的FIFO和数据移位器。

发送数据：

1、将外设总线的数据写入到发送缓冲区（缓冲区由控制单元中UFCONn控制寄存器设置：FIFO模式或非FIFO模式）

2、将发送缓冲区数据复制到8bit的发送移位器中。若非FIFO模式，操作一次即可；而FIFO模式根据存储深度决定。

3、波特率发生器提供将数据从发送数据引脚(TXDn)移出的移位时钟。

接收数据同发送数据相似。从接收数据引脚(RXDn)移入收到的数据，接着从移位器复制到FIFO。

波特率发生器

每个UART的波特率发生器为发送器和接收器提供串行时钟，波特率发生器的时钟源可以选择S3C2440A的内部时钟系统或者UEXTCLK。波特率时钟是通过16和由UART波特率分频寄存器(UBRDIVn)指定的16位分频系数来分频源时钟(PCLK，FCLK/n或者UEXTCLK)产生的，UBRDIVn由下列表达式确定：

UBRDIVn=(int)(UART时钟/(波特率*16))-1

UART时钟：PCLK，FCLK/n或者UEXTCLK，例如，如果波特率为115200bps并且UART时钟为25MHz，则UBRDIVn为：

UBRDIVn=(int)(25000000/(115200*16))-1=(int)(13.5)-1（取最接近的整数）=14-1=13

三、s3c2440 uart应用

我用的开发板是天祥的TX2440，电路连接如图所示：

介绍发送和接收操作之前，先介绍几个重要的寄存器

UBRDIVn寄存器：设置波特率，UART的时钟源有两种选择：PCLK、UEXTCLK、FCLK/n，其中n的值通过UCON0-UCON2联合设置

ULCONn寄存器：设置传输格式

UCONn寄存器：它用于选择UART时钟源、设置UART中断方式

UFCONn寄存器:用于设置是否使用FIFO，设置各FIFO的触发阙值，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。读取UFSTATn寄存器可以知道各个FIFO是否已经满，其中有多少个数据。

UMCONn寄存器:用于流量控制

UTRSTATn寄存器:表明数据是否已经发送完毕、是否已经接收到数据

UERSTATn寄存器，用来表示各种错误是否发生

UTXHn寄存器，CPU将数据写入这个寄存器，UART即会将它保存到缓冲区中，并自动发送出去

URXHn寄存器，当UART接收到数据时，CPU读取这个寄存器，即可获得数据。

对于S3C2440，使用UART之前，首选需要对2440的UART模块进行初始化，

1、uart对应IO端口设置

2、传输帧格式设置（如数据位、停止位、基偶校验位等）

3、传输协议设置（是否FIFO，中断等）

4、波特率生成设置

/*1、uart对应IO端口设置*/

rGPHCON = rGPHCON & (~(0xffff));   //UART0: RXD0<==>GPH3  TXD0<==>GPH2

rGPHCON = rGPHCON | (0xaaa0) ;     //设置GPH端口为UART口，详情见S3C2440手册输入输出端口  

rGPHUP  = 0x0;                     //使能上拉功能

/*2、传输帧格式设置*/

rULCON0=0x03;   //不采用红外线传输模式，无奇偶校验位，1个停止位，8个数据位

   /*3、传输协议设置*/

rUFCON0=0x00;   // 不使用FIFO  

rUMCON0=0x00;   //不使用自动流控制

rUCON0=0x245;   //发送中断为电平方式，接收中断为边沿方式，禁止超时中断，允许产生错误状态中断，禁止回送模式，禁止中止

                        //信号，传输模式为中断请求模式，接收模式也为中断请求模式。

        /*4、波特率生成设置*/

rUBRDIV0=( (int)(pclk/16/baud+0.5) -1 );  //根据波特率计算UBRDIV0的值

四、uart程序

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//  工程名称： UART.mcp

//  文件名称：  main.c

//  功能描述： 通过超级终端完成PC和S3C2440的数据传输,利用超级终端输入需要发送的字符，回车后，字符会再发送回来显示。

//              1、通过串口0、1发送和接收单个字节

// 2、通过串口0、1发送和接收字符串

//  组成文件： main.c 2440lib.c 2440init.s 2440slib.s 

//    头文件：  2440addr.h def.h option.h 2440lib.h 2440slib.h

//  程序分析：

//  硬件连接： 用串口线将开发板和PC机串口相连

//  维护记录： 2011年4月7日

//

//

//=========================================================================

#include "2440addr.h"

#include "2440lib.h"

#include "2440slib.h"

#include "option.h"

#include

#include

#include

#include

#include

//====================================================

// 函数定义区

//====================================================

extern void Delay(int time);

void myUart_Select(int ch);

void myUart_Init(int whichuart, int baud);

void myUart_SendByte(char ch);

char myUart_ReceiveByte(void);

void myUart_Send (char *str);

void myUart_receive(char *string);

void myUart_Printf(char *fmt,...);

extern unsigned int PCLK;

static int UartNum=0;

char *string;

//====================================================

// 语法格式：int Main（void）

// 功能描述: 发送并接收字符串，测试UART通信

// 入口参数: 字符串指针

// 出口参数: 无

//======================================================================

int Main(void)

{     

    SetSysFclk(FCLK_400M);//FCLK_400M=((92<<12)|(1<<4)|1),MPLL=2*(92+8)*12M/((1+2)*2)=400M

     //电源工作模式默认NORMAL，FCLK=MPLL

    ChangeClockDivider(2, 1);//设置FCLK HCLK PCLK 分频比1:8:16

CalcBusClk();//启动总线

myUart_Select(0);//UART的端口选择，0--选择UART0，1--选择UART1  (只可以选择UART0和UART1)  

    myUart_Init(0,115200);

while(1)

{

   Delay(500);

   //myUart_Printf("Please Input a string:n");

  myUart_Send("Please Input a string:n");//myUart_Printf与myUart_Send功能相同。

   myUart_receive(string); 

    //myUart_Printf("hailinn");

    //myUart_SendByte(0x35);

    Delay(500);

   myUart_Send(string);

   myUart_Send("n");

    }

}

void myUart_Select(int ch)//UART的端口选择,UartNum定义成全局变量

{

    UartNum = ch;

}

//====================================================

// 语法格式：void myUart_Init(int whichuart, int baud)

// 功能描述: 对Uart进行初始化，以所需要的波特率为输入参数

// 入口参数: UART端口号  波特率

// 出口参数: 无

//======================================================================

void myUart_Init(int pclk, int baud)

{

    if (pclk == 0)

    pclk = PCLK;

    if(UartNum == 0)        //判断是否使用UART0     

    {         

/*1、uart对应IO端口设置*/

rGPHCON = rGPHCON & (~(0xffff));   //UART0: RXD0<==>GPH3  TXD0<==>GPH2

rGPHCON = rGPHCON | (0xaaa0) ;     //设置GPH端口为UART口，详情见S3C2440手册输入输出端口  

    rGPHUP  = 0x0;                     //使能上拉功能

   /*2、传输帧格式设置*/

   rULCON0=0x03;   //不采用红外线传输模式，无奇偶校验位，1个停止位，8个数据位

   /*3、传输协议设置*/

rUFCON0=0x00;   // 不使用FIFO  

        rUMCON0=0x00;   //不使用自动流控制

        rUCON0=0x245;   //发送中断为电平方式，接收中断为边沿方式，禁止超时中断，允许产生错误状态中断，禁止回送模式，禁止中止

                        //信号，传输模式为中断请求模式，接收模式也为中断请求模式。

        /*4、波特率生成设置*/

        rUBRDIV0=( (int)(pclk/16/baud+0.5) -1 );  //根据波特率计算UBRDIV0的值，通过加上0.5，提高精度。

Delay(10);

     }

     else if(UartNum == 1)

     {

rGPHCON = rGPHCON & (~(0xffff)) ; //UART1: RXD1<==>GPH5  TXD1<==>GPH4

rGPHCON = rGPHCON | (0xaaa0) ;    //设置GPH端口为UART口

    rGPHUP  = 0x0;                    // 使能上拉功能

rULCON1=0x3;  

rUFCON1=0x0;    

        rUMCON1=0x0;   

        rUCON1=0x245; 

        rUBRDIV1=( (int)(pclk/16./baud+0.5) -1 ); 

        Delay(10);

     }

}

//====================================================

// 语法格式：void myUart_SendByte(char ch)

// 功能描述: 发送字节数据

// 入口参数: 发送的字节数据       

// 出口参数: 无

//====================================================================

void myUart_SendByte(char ch)

{

if (UartNum ==0)

    {

if(ch=='n')//判断发送的字符是不是'n'(换行）

{

   while(!(rUTRSTAT0 & 0x2));  //等待，直到发送缓冲区为空

//    Delay(10);            //超级中断的响应速度较慢 

   WrUTXH0('r');              //发送回车符

}

//如果发送的字符不是'n'(换行）

while(!(rUTRSTAT0 & 0x2));      //等待，直到发送缓冲区为空

// Delay(10);

WrUTXH0(ch);                    //发送字符

    }

else //使用UART1

    {

if(ch=='n')//判断发送的字符是不是'n'(换行）

   {

   while(!(rUTRSTAT1 & 0x2));   //等待，直到发送缓冲区为空

//    Delay(10);                 //等待

   rUTXH1='r';

   }

   while(!(rUTRSTAT1 & 0x2));  //Wait until THR is empty.

//    Delay(10);

   WrUTXH1(ch);

    }

}

//====================================================

// 语法格式：char myUart_ReceiveByte(void)

// 功能描述: 接收字节数据

// 入口参数: 无

// 出口参数: 接收的字节数据

//====================================================================

char myUart_ReceiveByte(void)

{

    if(UartNum==0)

    {       

        while(!(rUTRSTAT0 & 0x1)); //判断接收缓冲区是否有有效数据，有数据时UTRSTAT0.1=1

          //等待接收数据

        return RdURXH0();

    }

    else if(UartNum==1)

    {       

        while(!(rUTRSTAT1 & 0x1)); //等待接收数据

        return RdURXH1();

    }

    return 0;

}

//====================================================

// 语法格式：void myUart_Send (char *str)

// 功能描述: 发送字符串

// 入口参数: 字符串指针

// 出口参数: 无

//====================================================================

void myUart_Send (char *str)

{

    myUart_Init(0,115200);//每次发送字符串时，都初始化串口UART

while (*str)//发送字符串，直到字符串的结束符‘0’（对应ASCII的0，即空操作），停止发送字符