UART0串口编程系列（二）

三．        中断方式的串口编程

1.用中断方式编写串口程序由那几部分组成

2.硬件上的支持

1>UART0 发送FIFO缓冲区

A．        UART0含有1个16字节的发送FIFO缓冲区

B．        U0THR是UART0发送FIFO的最高字节

C．        UART的发送FIFO是一直使能的

2>UART0接收FIFO缓冲区

A.    UART0含有一个16字节的接收FIFO缓冲区。

B.    软件设置接收FIFO缓冲区的触发字节。

3>  中断接口:UART0的中断接口包含中断使能寄存器(U0IER)和中断标识寄存器(U0IIR)。

l  U0IIR：提供状态码用于指示一个挂起中断的中断源和优先级。

l  U0IER可以控制UART0的4个中断源。

4>  UART0有4个中断源：

A.    RLS(接收线状态)中断：

(1) 优先级最高

(2) 它在以下条件发生时产生错误

l  帧错误（FE）

l  溢出错误（OE）

l  奇偶错误（PE）

l  间隔中断（BI）

注：

Ø  可以通过查看U0LSR[4:1]中的值看到产生该中断的错误条件

Ø  读取U0LSR寄存器时清除该中断。

B.    RDA（接收数据可用）中断：

(1)与CTI中断并列第二优先级。

(2)在以下情况触发中断：

l  当接收的有效数据到达接收FIFO设置寄存器(U0FCR)中设置的触发点时，RDA被激活。当接收FIFO中的有效数据少于触发点时，RDA复位。

l  中断过程：

1>  移位寄存器(U0RSR)从RxD引脚接收串行数据后，送入接收FIFO中

2>  当接收FIFO中的有效数据数量达到预定的触发点时，置位RDA中断。

3>  从U0RBR寄存器中读取FIFO中最早到达的数据，当FIFO中的有效数据小于触发点时，清零RDA中断。

C.    CTI(字符超时指示)中断

(1) 优先级为2.

(2) 在以下情况发生中断:

l  当接收FIFO中的有效数据少于预定的触发点数量时，如果在一定时间内仍没有接收到新的数据，那将触发该中断。

(3) 上面的时间指的是：3.5~4.5个字节所需要的时间。

(4)  对接收FIFO的任何操作都会清零该中断标志。

(5) 中断过程：

l  移位寄存器(U0RSR)从RxD0引脚接收串行数据后，送入接收FIFO中。

l  当接收FIFO中的有效数据少于触发个数，但如果长时间没有数据到达，则触发CTI中断。

l  从U0RBR中读取接收FIFO中的数据，或者有新的数据送入接收FIFO，都将清零CTI中断。

注：

Ø  3.5~4.5个字节的时间：指在串口当前的波特率下，发送3.5~4.5个字节所需要的时间。

Ø  当接收FIFO中存放多个数据，从U0RBR读取数据，但是没有读完所有数据，那么在经过3.5~4.5个字节的时间后触发CTI中断。

D.   THRE(发送)中断

(1) 优先级为第三级优先级。

(2) 当FIFO为空并且在以下情况触发中断：

l  系统启动时，虽然发送FIFO为空，但不会产生THRE中断。

l  在上一次发生THRE中断后，向发送FIFO中写入1个字节数据，将在一个字节加上一个停止位后发生THRE中断

(because:如果发送移位寄存器为空，那么写入发送FIFO的数据将直接进入发送移位寄存器。此时发送FIFO仍然为空，如果立即产生THRE中断，就会影响紧接着写入发送FIFO的数据。

所以在发送完该一个字节以及一个停止位后，才产生THRE中断。

l  如果在发送FIFO中有过两个字节以上的数据，但是现在发送FIFO为空时，将立即触发THRE中断。

l  当THRE中断为当前有效的最高优先级中断时，往U0THR写数或者对U0IIR的读操作，将使THRE中断复位

 我们来看看这些中断源与存储器之间的关系：

注：

Ø  由上图可知：UART0有4个中断源：分别是RLS(线状态)中断，RDA(接收数据)中断,CTI(字符超时)中断，THRE(发送数据)中断。

Ø  4个中断源的优先级如下图所示：

3.串口中断接收初始化

1>串口中断接收初始化流程

l  设置I/O引脚连接到UART0

l  置位除数锁存位，配置UART0帧数据格式

l  根据波特率计算分频值

l  设置波特率

l  清除除数锁存位，并设置工作模式

l  使能FIFO，并设置触发点

l  允许RBR中断

注：我们可以发现与轮训方式相比，中断方式只是增加了使能FIFO,并设置中断触发点和允许RBR中断两步。

2>中断串口初始化需要配置的寄存器

     (与轮循方式配置方法相同的寄存器在此处不在涉及)

l  U0FCR(FIFO控制寄存器)：U0FCR控制UART0 Rx和Tx FIFO的操作。

l  U0IER(中断使能寄存器)：U0IER用于使能4个UART0中断源。

3>具体寄存器的配置

(1) U0FCR

A作用：控制UART0 Rx和Tx的操作。

B长度：8位寄存器。

C:每一位的含义：

l  第0位：表示FIFO使能

置1：表示使能对UART0 Rx和Tx 的FIFO以及U0FCR[7:1]的访问。

置0：表示不能使用Rx和Tx的FIFO以及步能对U0FCR[7:1]的访问。

注：该位的任何变化都将使UART0 FIFO清空。

l  第1位：表示Rx FIFO的复位。

置1：会清零UART0 RxFIFO中的所有字节并复位指针逻辑。该位自动清零。

l  第2位：表示Tx FIFO的复位。

置1：会清零UART0 TxFIFO中的所有字节并复位指针逻辑。改位自动清零。

l  第[5:3]位：保留位，用户不能对其进行操作。从保留位读出的值未被定义。

l  第[7:6]位：表示Rx 触发选择

00：触发点为0(默认为1字节)

01：触发点为1(默认为4字节)

10：触发点为2(默认为8字节)

11: 触发点为3(默认为14字节)

注：这两个位决定在激活中断之前，接收UART0 FIFO必须写入个字符。

(2) U0IER(中断使能寄存器)

A 作用：U0IER用于使能4个UART0中断源

B 长度：8位寄存器

C每一位的含义：

l  第0位：表示RBR中断使能

置1：使能RDA中断

置0：禁止RDA中断

注：U0IEER 第零位使能UART0接收数据可用中断。它还控制(CTI)字符接收超时中断。

l  第1位：表示THRE中断使能

置1：使能THRE中断

置0：禁止THRE中断

l  第2位：表示Rx线状态中断使能

置1：使能Rx线状态中断

置0：禁止RX线状态中断

注：U0IER第二位使能UART0 Rx线状态中断。该中断的状态可从U0LSR[4:1]读出

l  第[7:3]位：是保留位

注:用户不能向其写入1.

4>串口初始化程序：

***********************************************************

* 作者：          tiger-john

* 时间：          2011年1月18日

* 名称：                    UART0_Init

* 功能：                    UART0初始化 通讯波特率115200，8位数据位，      1位停止位，无奇偶校验

*                               接收FIFO触发点为8字节，使能RDR(接收数据）中断

* 入口参数：            bps           串口波特率

* 出口参数：            无

****************************************************************************/

void      UART0_Init(uint32 bps)

{

    uint16  Fdiv;

    PINSEL0 = (PINSEL0 & ~(0xf) | 0x05) ;  //设置UART0的引脚

    U0LCR = 0x83;                  //置为除数锁存位，进行配置

    Fdiv = (Fpclk>>4)/bps;

    U0DLM = Fdiv>>8;

    U0DLL = Fdiv%256;

    U0LCR = 0x03;            //清除除数锁存位，并设置工作模式

    U0FCR = 0x81;           // 使能FIFO，并设置触发点为8字节

    U0IER = 0x01;           // 允许RBR中断，即接收中断

}

5.    中断初始化

先来看一下UART0和VIC之间的关系：

1>中断初始化流程：

l  选择中断为向量中断或快速中断

l  分配中断通道

l  设置UART0向量地址

l  使能UART0中断

2>关于ARM中断编程方法和寄存器的使用在此不做涉及（如果想知道的话，可以看这篇文章http://blog.csdn.net/tigerjb/archive/2010/11/30/6045409.aspx

3>中断初始化程序：

/**********************************************************

* 作者：          tiger-john

* 时间：          2011年1月18日

* 名称：                Interrupt_Init

* 功能：                初始化串口中断，给串口中断选择为向量中断，     分配向量通道号1给串口                        

* 入口参数：           无

* 出口参数：            无

**********************************************************/

void Interrupt_Init (void)

{

   VICIntSelect = 0x00000000;      // 设置所有通道为IRQ中断    

   VICVectCntl1 = (0x20 | 6);   // UART0中断通道分配到IRQ slot 1

   VICVectAddr1 = (uint32)UART0_Exception; // 设置UART0向量地址         

   VICIntEnable = 1 << 6;                      //使能串口中断

}

6.    用中断编写接收函数

1>  中断服务函数流程

l  清除串口中断标识寄存器（U0IIR）

l  清除中断标志

l  读取接收FIFO中的数据

2>  中断函数服务函数中需要配置的寄存器

(1) U0IIR中断标识寄存器。

l  第0位：表示中断挂起

置1：表示没有挂起的中断

置0：表示至少有一个中断挂起

l  第[3:1]位：中断标识，这三位表示了对应UART0 Rx FIFO的中断。

001：表示发送中断(THRE)

010:  表示接收数据可用中断(RDA)

011:  表示接收线状态中断(RLS)

110:  表示字符超时中断(CTI)

l  第[7:4]:是保留位

注：

1.    U0IIR提供的状态码可用于指示一个挂起中断的中断源和优先级。

2.    在访问U0IIR过程中，中断被冻结

3.    如果在访问U0IIR时，产生了中断，该中断被记录。在下次访问U0IIR时可以读出，避免中断的丢失。

3>  中断服务函数程序：

/******************************************************  * * 名    称：IRQ_UART0()

* 功    能：串口UART0中断接收8个字节的数据

* 入口参数：无

* 出口参数：无

**********************************************************/

uint8  rcv_buf[8];          // UART0数据接收缓冲区

void   __irq IRQ_UART0(void)

{   uint8  i;

    uint32 data;

    data = U0IIR;                 //清除中断表示寄存器标志

    VICVectAddr = 0;             //清除中断

    for(i=0; i<8; i++)

    {

        rcv_buf[i] = U0RBR;      // 读取FIFO的数据

    }

}  

7.    看一个总程序：

1. /****************************************Copyright (c)************************************************** 

2. **                                       西安邮电学院 

3. **                                      graduate school 

4. **                                       XNMS实验室 

5. **                                      Author:冀博 

6. **                                      Time:2011年1月20日 

7. **                                 http://blog.csdn.net/tigerjb 

8. ** 

9. **--------------File Info------------------------------------------------------------------------------- 

10. ** File name:           UART0_while 

11. ** Last modified Date:  2011-01-20 

12. ** Last Version:        1.0 

13. ** Descriptions:        通过上位机给串口发送8字节数据，ARM2200接收到串口数据后，把数据又发送回上位机 

14. **------------------------------------------------------------------------------------------------------*/  

15.   

16. /********************************************************************************** 

17. ** Modified by:         TIGER0-JOHN 

18. ** Modified date:       2011-1-21 

19. ** Version:             2.0   

20. ** Descriptions:        测试成功 

21.                         在用中断的时候在Startup.S文件中的InitStack子程序中，修改设置 

22.                         系统模式堆栈处的代码为'MSR CPSR_c,#0x5f' 

23.                         测试成功 ，在上面上发送16进制数时，每个之间用空格隔开 

24.                         不加前缀 

25. ********************************************************************************/  

26.  

27.  

28. #include 'config.h'  

29. uint8 recver_buffer[8];      

30. uint8 rcv_new;       

31. /********************************************************** 

32. * 名称：       UART0_Init() 

33. * 功能：       UART0初始化(通讯波特率115200，8位数据位， 

34.                 1位停止位，无奇偶校验) 

35. * 入口参数： bps     串口波特率 

36. * 出口参数： 无 

37. **********************************************************/  

38. void  UART0_Init(uint32 bps)  

39. {    

40.     uint16 Fdiv;  

41.     PINSEL0 = 0x00000005;               //设置串口引脚  

42.     U0LCR = 0x83;                       //置为除数锁存位，进行配置  

43.     Fdiv = (Fpclk >> 4) / bps;            // 设置波特率  

44.     U0DLM = Fdiv >> 8;                              

45.     U0DLL = Fdiv & 0xff;                          

46.     U0LCR = 0x03;                      //清除除数锁存位，并设置工作模式模式  

47.     U0FCR = 0x81;                     // 使能FIFO，并设置触发点为8字节  

48.     U0IER = 0x01;                     // 允许RBR中断，即接收中断  

49.   

50. }  

51. /*********************************************************   

52. * 名    称：    IRQ_UART0 

53. * 功    能：   串口UART0中断接收8个字节的数据 

54. * 入口参数： 无 

55. * 出口参数： 无 

56. **********************************************************/   

57. void   __irq IRQ_UART0(void)  

58. {   uint8  i;  

59.     if( 0x04 == (U0IIR&0x0F) )   

60.     {  

61.      rcv_new = 1;   // 设置接收到新的数据标志,并清除中断标志位  

62.      for(i=0; i<8; i++)  

63.         {  

64.             recver_buffer[i] = U0RBR;       // 读取FIFO的数据  

65.         }  

66.           VICVectAddr = 0;  

67.      }                            //清除中断  

68. }    

69. /********************************************************** 

70. * 名称：          Interrupt_Init 

71. * 功能：          初始化串口中断，给串口中断选择为向量中断， 

72. *                 分配向量通道号1给串口                         

73. * 入口参数：      无 

74. * 出口参数：      无 

75. **********************************************************/  

76. void Interrupt_Init (void)  

77. {  

78.     VICIntSelect = 0x00000000;              // 设置所有通道为IRQ中断  

79.     VICVectCntl0 = 0x26;                    // UART0中断通道分配到IRQ slot 0，即优先级最高  

80.     VICVectAddr0 = (int)IRQ_UART0;          // 设置UART0向量地址  

81.     VICIntEnable = 0x00000040;              // 使能UART0中断  

82.                  

83. }  

84. /********************************************************** 

85. * 名    称：            UART0_SendByte 

86. * 功    能：            向串口发送字节数据，并等待发送完毕。 

87. * 入口参数：            data              要发送的数据 

88. * 出口参数：            无 

89. **********************************************************/  

90. void   UART0_SendByte(uint8 data)  

91. {  

92.         U0THR = data;                   

93.         while(0 == (U0LSR & 0x40));  

94. }  

95. /********************************************************** 

96. * 名称：       UART0_SendBuf() 

97. * 功能：       通过串口发送一帧数据 

98. * 入口参数： *buffer  存放一帧数据 

99. * 出口参数： 无 

100. **********************************************************/  

101. void UART0_SendBuf(uint8 *buffer)  

102. {  

103.     uint8 *pbuffer;  

104.     uint8 i;  

105.     for(pbuffer = buffer,i = 0;i < 8; i++)  

106.     UART0_SendByte(*(pbuffer++));  

107. }  

108.   

109. /********************************************************** 

110. * 名称：       main()函数 

111. * 功能：       上位机接收的数据开头两个字符为0x10,0x11, 

112. *               则原样输出，否次输出0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27 

113. * 入口参数： *buffer  存放一帧数据 

114. * 出口参数： 无 

115. **********************************************************/  

116.   

117. int main (void)  

118. {   

119.                                       

120.     uint8 send_buffer[8] ={0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27};  //定义发送帧缓冲区  

121.     UART0_Init(115200);  

122.     Interrupt_Init();  

123.     while(1)  

124.         {  

125.             if(1 == rcv_new)                    // 是否已经接收到8 Bytes的数据  

126.                 {    

127.                     rcv_new = 0;                    // 清除标志  

128.                     if(0x10 ==recver_buffer[0] && 0x11 == recver_buffer[1])  

129.                         {  

130.                             UART0_SendBuf(send_buffer);  

131.                         }  

132.                     else  

133.                         {  

134.                             UART0_SendBuf(recver_buffer);  

135.                         }  

136.                 }   

137.         }          

138.      return 0;  

139. }  

140. /********************************************************************************************************* 

141. **                            End Of File 

142. ********************************************************************************************************/  

四.用中断编写发送函数

1.中断初始化

同上和用中断接收函数时的中断初始化是一样的

2.串口初始化

 1>串口初始化流程：

l  设置I/O引脚连接到UART0

l   置位除数锁存位，配置UART0帧格式

l  根据波特率计算分频值

l  设置波特率

l  清除除数锁存位，并设置工作模式

l  使能FIFO，并使TxFIFO复位

l  使能THRE中断

  2>串口初始化函数:

    /**********************************************************

* 名称：                    UART0_Init

* 功能：                    UART0初始化 通讯波特率115200，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验

*                                  使能TxFIFO,和THRE中断

* 入口参数：            bps        串口波特率

* 出口参数：            无

**********************************************************/

void      UART0_Init(uint32 bps)

{

    uint16  Fdiv;

    PINSEL0 = (PINSEL0 & ~(0xf) | 0x05) ;  //设置UART0的引脚

    U0LCR = 0x83;         //置位除数锁存位，配置UART0帧格式

    Fdiv = (Fpclk>>4)/bps;  //根据波特率计算分频值

    U0DLM = Fdiv>>8;     //设置波特率

    U0DLL = Fdiv%256;

    U0LCR = 0x03;        // 清除除数锁存位，并设置工作模式

    U0FCR = 0x05;       // 使能TxFIFO,并使TxFIFO复位

    U0IER = 0x02;       // 使能THRE中断

}

3中断服务函数：

  1>中断服务函数流程：

l  清除串口中断标识寄存器

l  清除中断控制标识寄存器

  2>中断发送服务函数程序:

/**********************************************************

* 名    称：            UART0_Exception

* 功    能：            串口发送中断

* 入口参数：            无

* 出口参数：            data              发送的数据

**********************************************************/

void   __irq IRQ_UART0(void)

{  

uint32 data;

data = U0IIR;                                                 //清除中断表示寄存器标志

VICVectAddr = 0;                                              //清除中断

} 

4.   用串口中断发送函数的总程序：

1. /****************************************Copyright (c)************************************************** 

2. **                                       西安邮电学院 

3. **                                      graduate school 

4. **                                       XNMS实验室 

5. **                                      Author:冀博 

6. **                                      Time:2011年1月20日 

7. **                                 http://blog.csdn.net/tigerjb 

8. ** 

9. **--------------File Info------------------------------------------------------------------------------- 

10. ** File name:           UART0_while 

11. ** Last modified Date:  2011-01-20 

12. ** Last Version:        1.0 

13. ** Descriptions:        通过上位机给串口发送8字节数据，ARM2200接收到串口数据后，用中断方式把数据又发送回上位机 

14. **------------------------------------------------------------------------------------------------------*/  

15.   

16. /********************************************************************************** 

17. ** Modified by:         TIGER0-JOHN 

18. ** Modified date:       2011-1-21 

19. ** Version:             2.0   

20. ** Descriptions:        测试成功 

21.                         在用中断的时候在Startup.S文件中的InitStack子程序中，修改设置 

22.                         系统模式堆栈处的代码为'MSR CPSR_c,#0x5f' 

23.                         测试成功 ，在上面上发送16进制数时，每个之间用空格隔开 

24.                         不加前缀 

25. ********************************************************************************/  

26.  

27.  

28. #include 'config.h'  

29. uint8 recver_buffer[8];      

30. uint8 rcv_new;       

31. /**************************************************************************** 

32. * 名称：           UART0_Init 

33. * 功能：           UART0初始化 通讯波特率115200，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验 

34. *                   使能TxFIFO,和THRE中断 

35. * 入口参数：     bps     串口波特率 

36. * 出口参数：     无 

37. ****************************************************************************/  

38. void    UART0_Init(uint32 bps)  

39. {  

40.    

41.     uint16  Fdiv;  

42.     PINSEL0 = (PINSEL0 & ~(0xf) | 0x05) ;        //设置UART0的引脚  

43.     U0LCR = 0x83;                                //置位除数锁存位，配置UART0帧格式  

44.     Fdiv = (Fpclk>>4)/bps;                       //根据波特率计算分频值  

45.     U0DLM = Fdiv>>8;                            //设置波特率  

46.     U0DLL = Fdiv%256;  

47.     U0LCR = 0x03;                               //  清除除数锁存位，并设置工作模式  

48.     U0FCR = 0x05;                               // 使能TxFIFO,并使TxFIFO复位  

49.     U0IER = 0x02;                               // 使能THRE中断  

50.      

51. }  

52. /**************************************************************************** 

53. * 名    称：       UART0_Exception 

54. * 功    能：       串口发送中断 

55. * 入口参数：     无 

56. * 出口参数：     data        发送的数据 

57. ****************************************************************************/  

58. void   __irq IRQ_UART0(void)  

59. {     

60.      

61.     uint32 data;  

62.     data = U0IIR;                                   //清除中断表示寄存器标志  

63.     VICVectAddr = 0;                                //清除中断  

64.       

65.     

66. }    

67. /********************************************************** 

68. * 名称：          Interrupt_Init 

69. * 功能：          初始化串口中断，给串口中断选择为向量中断， 

70. *                 分配向量通道号1给串口                         

71. * 入口参数：      无 

72. * 出口参数：      无 

73. **********************************************************/  

74. void Interrupt_Init (void)  

75. {  

76.     VICIntSelect = 0x00000000;              // 设置所有通道为IRQ中断  

77.     VICVectCntl0 = 0x26;                    // UART0中断通道分配到IRQ slot 0，即优先级最高  

78.     VICVectAddr0 = (int)IRQ_UART0;          // 设置UART0向量地址  

79.     VICIntEnable = 0x00000040;              // 使能UART0中断  

80.                  

81. }  

82. /********************************************************** 

83. * 名    称：            UART0_RcvByte 

84. * 功    能：            用查询方式接收一字节的数据 

85. * 入口参数：            无 

86. * 出口参数：            data              要接收的数据 

87. **********************************************************/  

88. uint8   UART0_RcvByte(void)  

89. {  

90.     uint8 rcv_data ;  

91.     while((U0LSR&0X01)==0);         //等待数据到达  

92.     rcv_data = U0RBR;               //从U0RBR中读出接收到的数据  

93.     return  rcv_data;               //返回接收到的数据  

94.   

95. }  

96. /********************************************************** 

97. * 名称：       UART0_RecBuf() 

98. * 功能：       接收串口发送过来的帧数据，            

99. * 入口参数： *buffer  存放一帧数据 

100. * 出口参数： 无 

101. **********************************************************/  

102. void UART0_RecBuf (uint8 *buffer)  

103. {  

104.     uint8 *pbuffer;  

105.     uint8  i;  

106.     for(pbuffer = buffer, i = 0;i < 8; i++)  

107.      {  

108.         *(pbuffer++) = UART0_RcvByte();  

109.      }  

110. }  

111. /********************************************************** 

112. * 名称：       main()函数 

113. * 功能：       上位机接收的数据开头两个字符为0x10,0x11, 

114. *               则原样输出，否次输出0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27 

115. * 入口参数： *buffer  存放一帧数据 

116. * 出口参数： 无 

117. **********************************************************/  

118.   

119. int main (void)  

120. {   

121.     uint8 i;                                  

122.     uint8 send_buffer[8] ={0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27};  //定义发送帧缓冲区  

123.     UART0_Init(115200);  

124.     Interrupt_Init();  

125.     while(1)  

126.         {  

127.             UART0_RecBuf(recver_buffer);                //接收8字节数据  

128.             if(0x10 ==recver_buffer[0] && 0x11 == recver_buffer[1])  

129.                 {   

130.                     for(i = 0;i < 8 ;i++)  

131.                     {  

132.                         U0THR = send_buffer[i];         //用中断发送每次8字节  

133.                     }     

134.                 }  

135.             else  

136.                 {  

137.                     for(i = 0;i < 8;i++)                //用中断发送每次8字节  

138.                     {  

139.                         U0THR = recver_buffer[i];  

140.                     }  

141.                 }   

142.         }          

143.      return 0;  

144. }  

145. /********************************************************************************************************* 

146. **                            End Of File 

147. ********************************************************************************************************/