2020年12月06日 | TQ210——S5PV210串口通信

1、串行与并行通信

串行通道中，有效信息被编码后串行的从单根传输线上传送出去。譬如发送ASCII字符’a’，我们可以将’a’对应的ASCII码97（0x61）分作8个bit在传输线上顺序依次传输。

与串行传输相对应的是并行传输，并行传输一般有多根并列的传输线可以同时传输多个bit数据。譬如8线的并行传输，可以同时传输8个比特。因此在线速相同的情况下并行传输效率更高，但同时布线成本更高。

串行硬件接口简单，只需要 3 根线：一是底线，二是发送，三是接收。

UART 使用标准的 TTL/CMOS 逻辑电平（0~5V）来表示数据，用 1 表示高 电平，用 0 表示低电平，为了增强数据的抗干扰能力、提高传输距离，通常将 TTL/CMOS 逻辑电平转换成 RS232 逻辑电平，一般用 1 表示（-3~12V），用 0 表 示 （3~12V）

（1）、帧：因为串行通信只有一根传输线，单位时间内只能传输一个比特位，因此要对传输信息进行编码发送。以常用的ASCII编码为例，则传输一个字符的ASCII编码称为一帧。一帧信息包括起始位、数据位、校验位、停止位等部分。

（2）起始位：一帧的开始标志。

（3）数据位：帧内有效数据，长度可配置为6、7、或8bit，一般ASCII编码下均使用8bit数据位。

（4）校验位：可选择奇/偶/无校验

（5）停止位：一帧的停止标志。停止位后传输线变为空闲状态，一直到下一帧的起始位

（6）波特率：串行传输中传输线上每秒钟传输的bit数称为波特率（Baudrate），波特率越大传输速率越快，同时传输对误差和干扰越敏感越容易出错。

2、  S5PV210 —— UART（4个独立的异步串行IO）

S5PV210的UART支持查询模式（Polling）、中断模式（Interrupt）、DMA模式三种模式

Polling模式可以用来实现stdio

中断模式中，CPU可以在不影响主任务的情况下，使用中断响应处理串行通信，因此可以用来实现高效的串行发送和接收。如果开启FIFO模式，效率将更高。

DMA模式中使用DMA通道来传输信息，适合批量数据的串行传输需要。

S5PV210的UART模块有两个可选时钟源：PCLKor SCLK_UART。我们大多数选择 PCLK 作为波特 率发生器的时钟源输入。

3、寄存器

（1） ULCON

ULCON中主要设置串行通信的数据格式，一般会设置为0x03（普通模式、无校验、1停止位、8数据位）。

UCON中主要设置Tx/Rx中断类型（必须设置为Level，而不能是Pulse，这是S5PV210本身决定的）以及Rx/TxMode（如果不使用DMA，则一般会选择Interruptrequest or polling mode），所以UCON的常规赋值为0x305。

（2）UFCON

UFCON中设置Rx/TxFIFO enable/disable，用来使能或禁止FIFO模式

如果使能FIFO模式，则同时需要设置各串口的发送与接收FIFO的触发等级

注意接收时，RxFIFO中的实际值大于RxFIFO的触发等级时会触发RxInterrupt；而发送时，TxFIFO中的实际值小于TxFIFO时即会触发Tx Interrupt。因此一般会先填充TxFIFO然后再使用Tx Interrupt

（3）STATUS寄存器

UTRSTATn寄存器中记录发送（FIFO）空与接收ready状态标志位。我们在发送前必须检查发送空标志位，待其为1时才可发送；接收前必须检查接收好状态位，待其为1时才可去读接收字符。

UERSTATn寄存器记录通信过程中的错误，如帧错误、奇偶校验错误、覆盖错误等。

UFSTATn记录FIFO模式下的相关状态标志。

（4）发送/接受缓冲器

UART0～3各有一个发送缓冲寄存器和一个接收缓冲寄存器

UART发送时，将要发送的数据（一般为1Byte）放入UTXHn即可

UART接收时，从URXHn读取接收到的数据

（5）波特率设置寄存器

S5PV210的UART波特率设置寄存器与S3C2440等有很大不同，除UBRDIVn外增加了UDIVSLOTn寄存器作为精细调节以减小误差。

对于UBRDIVn：

DIV_VAL = (PCLK / (bps x 16))  −1

or DIV_VAL = (SCLK_UART / (bps x 16)) − 1

对于UDIVSLOTn：

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

比如配置波特率为 115200bps，时钟源选择 PCLK=66MHz
DIV_VAL = (66000000/(115200 x 16))-1 =35.8 - 1 = 34.8
UBRDIV0 = 34 （ DIV_VAL 的整数部分）
(num of 1's in UDIVSLOTn)/16 = 0.8 （ DIV_VAL 的小数部分）
(num of 1's in UDIVSLOTn) = 12
UDIVSLOT0 = 0xDDDD (查表)

（6）UARTINTERRUPT1

当一个UARTinterrupt来临时，会在UINTSP寄存器中产生一个相应bit的挂起标志。同时若UINTM中相应bit设置为中断允许，则会在UINTP中产生一个中断挂起。

（7）UARTINTERRUPT2

UART使用的中断共有4个，其中常用的是接收中断RXD。串口模块使能RXDInterrupt时，当串口接收到信息时则会触发中断，CPU响应中断并从URXHn读出数据。中断机制的引入，使CPU具有了一边执行主程序、一边进行串口通信接收的宏观上的并行能力。

4、串口编程操作步骤如下：
（1）、配置时钟，选择时钟源
（2）、配置 ULCONn 寄存器：设置数据位、停止位、 校验位、模式
（3）、配置 UCONn 寄存器：设置数据接收和发送模式、时钟源
（4）、设置 UFCONn：启用或静止 FIFO
（5）、配置 UBRDIVn 和 UDIVSLOTn：计算波特率
（6）、发送数据：等待发送器为空，将要发送的 8 位数据赋给发送缓存寄存器 UTXHn
（7）、接收数据：等待接收缓冲区有数据可读，从接收缓存寄存器 URXHn 中取出数据

.global _start                                  

_start:

              bl uart_init                  /* 串口初始化*/

              bl main                       /* 跳转到C函数去执行*/

halt:

              b halt

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

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

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

#define UFCON0            *((volatile unsigned int*)0xE2900008)

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

#define UTXH0             *((volatileunsigned int *)0xE2900020)

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

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

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

/* UART0初始化*/

void uart_init()

{

       /*

       ** 配置GPA0_0为UART_0_RXD

       ** 配置GPA0_1为UART_0_TXD

       */

       GPA0CON &= ~0xFF;

       GPA0CON |= 0x22;

       /* 8-bits/One stop bit/No parity/Normalmode operation */

       ULCON0 = 0x3 | (0 << 2) | (0<< 3) | (0 << 6);

       /* Interrupt request or polling mode/Normaltransmit/Normal operation/PCLK/*/

       UCON0 = 1 | (1 << 2) | (0 <<10);

       /* 静止FIFO*/

       UFCON0 = 0;

       /*

       ** 波特率计算：115200bps

       ** PCLK = 66MHz

       ** DIV_VAL = (66000000/(115200 x 16))-1 =35.8 - 1 = 34.8

       ** UBRDIV0 = 34(DIV_VAL的整数部分)

       ** (num of 1's in UDIVSLOTn)/16 = 0.8

       ** (num of 1's in UDIVSLOTn) = 12

       ** UDIVSLOT0 = 0xDDDD (查表)

       */

       UBRDIV0 = 34;

       UDIVSLOT0 = 0xDDDD;

}

static void uart_send_byte(unsigned char byte)

{

       while (!(UTRSTAT0 & (1 << 2)));  /* 等待发送缓冲区为空*/

       UTXH0 = byte;                               /* 发送一字节数据*/          

}

static unsigned char uart_recv_byte()

{

       while (!(UTRSTAT0 & 1));             /* 等待接收缓冲区有数据可读*/

       return URXH0;                               /* 接收一字节数据*/          

}

void putchar(int c)

{

       uart_send_byte(c);

       /* 如果只写'n'，只是换行，而不会跳到下一行开头*/

       if (c == 'n')

              uart_send_byte('r');

}

int getchar()

{

       int c;

       c = uart_recv_byte();

       return c;

}

void puts(char *str)

{

       char *p = str;

       while (*p)

              putchar(*p++);

       putchar('n');

}

#define GPC0CON          *((volatile unsigned int *)0xE0200060)

#define GPC0DAT          *((volatile unsigned int*)0xE0200064)

int main()

{

       int c;

       GPC0CON &= ~(0xFF << 12);

       GPC0CON |= 0x11 << 12;            // 配置GPC0_3和GPC0_4为输出

       GPC0DAT &= ~(0x3 << 3);           // 熄灭LED1和LED2

       puts("UART Test in S5PV210");

       puts("1.LED1 Toggle");

       puts("2.LED2 Toggle");

       puts("Please select 1 or 2 to Togglethe LED");

       while (1)

       {

              c = getchar();                     // 从串口终端获取一个字符

              putchar(c);                        // 回显

              putchar('r');

              if (c == '1')

                     GPC0DAT ^= 1 << 3;       // 改变LED1的状态

              else if (c == '2')

                     GPC0DAT ^= 1 << 4;       // 改变LED2的状态

       }

       return 0;

}