2022年11月17日 | JZ2440 串口裸机编程

ARM裸机1期加强版视频课程配套WiKi第11课_串口(UART)的使用，

共2节：第001节_辅线1_硬件知识_UART硬件介绍和第002节_S3C2440_UART编程，讲的是JZ2440 UART裸机编程。

文字不能完全替代视频，所以如果你看了这些文章感觉不错却不太懂，建议购买视频进一步学习。

第001节_辅线1_硬件知识_UART硬件介绍

1. 串口的硬件介绍

UART的全称是Universal Asynchronous Receiver andTransmitter，即异步发送和接收。串口在嵌入式中用途非常广泛：

• 打印调试信息

• 外接各种模块：GPS、蓝牙

串口因为结构简单、稳定可靠，广受欢迎。通过三根线即可：发送、接收、地线。

通过TxD->RxD把ARM开发板要发送的信息发送给PC机。通过RxD->TxD线把PC机要发送的信息发送给ARM开发板。最下面的地线统一参考地。

2. 串口的参数

波特率：一般波特率都会有9600,19200,115200等选项。意思是每秒传输这么多个比特位数(bit)。

• 起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输数据的开始。

• 数据位：可以是5~8位逻辑”0”或”1”。如ASCII码（7位），扩展BCD码（8位）。小端传输。

• 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)或奇数(奇校验)，以此来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。

怎么发送一字节数据，比如‘A‘?

‘A’的ASCII值是0x41, 二进制就是01000001，怎样把这8位数据发送给PC机呢？

1. 双方约定好波特率（每一位占据的时间）

2. 规定传输协议

a. 原来是高电平，ARM拉低电平，保持1bit时间；

b. PC在低电平开始处计时；

c. ARM根据数据依次驱动TxD的电平，同时PC依次读取RxD引脚电平，获得数据；

前面图中提及到了逻辑电平，也就是说代表信号1的引脚电平是人为规定的。如图是TTL/CMOS逻辑电平下，传输‘A’时的波形：

在xV至5V之间，就认为是逻辑1，在0V至yV之间就为逻辑0。

如图是RS-232逻辑电平下，传输‘A’时的波形：

在-12V至-3V之间，认为是逻辑1，在+3V至+12V之间为逻辑0。

RS-232的电平比TTL/CMOS高，能传输更远的距离，在工业上用得比较多。

市面上大多数ARM芯片都不止一个串口，一般使用串口0来调试，使用其它串口外接模块。

ARM芯片上的串口都是TTL电平，通过板子上或者外接的电平转换芯片，转成RS232接口，连接到电脑的RS232串口，实现两者的数据传输：

现在的电脑越来越少有RS232串口接口，几乎都有USB口。因此使用USB串口芯片将ARM芯片上的TTL电平转换成USB串口电平，即可让开发板通过USB与电脑数据传输。

上面的两种方式，对ARM芯片的编程操作是一样的。

ARM芯片是如何发送/接收数据？

如图所示JZ2440 串口结构图：

从上图可知，要发送数据时，CPU控制内存要发送的数据通过FIFO传给UART，UART里面的移位器依次将数据发送出去，在发送完成后产生中断提醒CPU传输完成。

接收数据时，获取接收引脚的电平，逐位放进接收移位器，再放入FIFO，写入内存。在接收完成后产生中断提醒CPU传输完成。

第002节_S3C2440_UART编程

在文件uart.c里需要编写这几个函数：

uart0_init() ： 用于初始化串口
putchar() ： 用于发送一个字符
getchar() ： 用于接收一个字符
puts() ： 用于发送一串字符

在uart0_init()的功能如下：

• 1. 设置引脚用于串口：根据原理图和参考手册设置GPH2,3用于TxD0, RxD0,并且为了将其保持为高电平，先设置其为上拉：

GPHCON & = ~((3<<4) | (3<<6));

GPHCON | = ((2<<4) | (2<<6));

GPHUP & = ~((1<<2) | (1<<3)); /* 使能内部上拉 */

• 2. 设置波特率

UCON0 = 0x00000005; //将uart时钟设置为PCLK, 中断/查询模式：

uart clock=50M，波特率假设是115200，

根据公式

UBRDIVn = (int)( UARTclock / ( buad rate x 16) ) –1

得到

UBRDIVn = (int)(50000000 / ( 115200 x 16) ) –1 = 26

UBRDIV0 = 26;

• 3. 设置数据格式

数据格式设置为常用的8n1: 8个数据位, 无较验位, 1个停止位

ULCON0 = 0x00000003; /* 8n1: 8个数据位, 无较验位, 1个停止位 */

读取UTRSTAT0寄存器，查询其第2位判断发送buff是否为空，即上一次发送是否完成，如果完成即向UTXH0写入要发送的新数据；查询其第0位判断接收buff是否为空，即本次接收是否完成，如果接收完成，读取URXH0的值。

int putchar(int c)
{
while (!(UTRSTAT0 & (1<<2)));
UTXH0 = (unsigned char)c;
}
int getchar(void)
{
while (!(UTRSTAT0 & (1<<0)));
return URXH0;
}

循环输出字符，就可以实现字符串的输出：

int puts(constchar*s)
{
while (*s)
{
putchar(*s);
s++;
}
}

在main.c主函数里，先调用初始化函数uart0_init()，然后循环获取用于输入的数据，然后回显出来。并且在收到`r`回车时，输出`n`换行，有些时候`n`表示回车，则输出`r`换行。

main.c代码如下：

#include "s3c2440_soc.h"
#include "uart.h"

int main(void)
{
unsigned char c;

uart0_init();
puts("Hello, world!nr");

while(1)
{
c = getchar();
if (c =='r')
{
putchar('n');
}

if (c =='n')
{
putchar('r');
}

putchar(c);
}
return0;
}