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2020年04月06日 | UART协议介绍及编程
2020-04-06 来源：eefocus
原理说明：
通用异步收发器简称为UART，即“Universal Asynchronous Receiver/Transmitter”，它用来传输串行数据；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，将串行收集的数据放在缓冲区中，CPU即可读取UART获得的数据。UART以全双工的方式传输数据，最精简的连线方式只有3根电线，TxD用于发送数据，RxD用于接收数据。Gnd用于给双方提供参考电平。连线如下图所示。
UART使用标准的TTL/CMOS逻辑电平来表示数据，高电平表示1，低电平表示0。为了增强数据的抗干扰能力、提供传输长度，通常将TTL/CMOS逻辑电平转换为RS-232逻辑电平，3~12V表示0，-3~-12表示1。
TxD、RxD数据线以“位”为最小单位传输数据。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(即每位所占用的时间，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以帧中可以有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。有两个校验方式，奇校验和偶校验，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，数据线恢复到“空闲”状态(1状态)。停止位的长度有3中，1位、1.5位和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发送字符“A”时，TTL/CMOS逻辑电平对应的波形。
S3C2440的UART特性：
S3C2440中UART功能相似，有3个独立通道，每个通道都可以工作于中断模式或DMA模式，即UART可以发出中断或DMA请求以便在UART和CPU间传输数据。UART由波特率发生器、发送器、接收器和控制逻辑组成。
使用系统时钟时，S3C2440的UART波特率可以达到115.2Kbit/s；如果使用UEXTCLK引脚提供的外部时钟，则可以达到更高的波特率。波特率可以通过编程进行控制。
S3C2440的UART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地发送到TxD数据线上。接收数据时，“接收移位器”将RxD数据线上的数据一位一位接收过来，然后复制到接收FIFO中，CPU即可从中读取数据。
S3C2440的UART的每个通道支持的停止位有1位、2位，数据位有5、6、7或8位，支持校验功能，另外还有红外发送/接收功能。
S3C2440的UART结构如下图所示。
UART的使用：
在使用UART之前需要设置波特率、传输格式；对于S3C2440，还要选择所涉及管教为UART功能、选择UART通道的工作模式为中断模式还是DMA模式。设置好之后，往某个寄存器写入数据即可发送，读取某个寄存器即可得到接收到的数据。可以通过查询状态寄存器或设置中断来获知数据是否已经发送完毕、是否已经接收到数据。
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