《ARM Cortex-A9多核嵌入式系統(tǒng)開發(fā)教程》課件第十一章

UART接口11串行口結(jié)構(gòu)和工作原理

Exynos4412串行口特點(diǎn)串行口專用寄存器應(yīng)用實(shí)例第11章UART接口11.1串行口結(jié)構(gòu)和工作原理

通用異步收發(fā)器(UniversalAsynchronousReceiverTransmitter，UART)用來傳輸串行數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，CPU將并行數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖區(qū)，UART按照規(guī)定的幀格式，通過發(fā)送端口串行發(fā)出；接收數(shù)據(jù)時(shí)，UART檢測(cè)接收端口的信號(hào)，串行收集數(shù)據(jù)并暫時(shí)放在接收緩沖區(qū)中，之后，CPU即可從接收緩沖區(qū)中讀取這些數(shù)據(jù)。UART使用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS邏輯電平(0～5?V、0～3.3?V、0～2.5?V或0～1.8?V四種)來表示數(shù)據(jù)，高電平為1，低電平為0。為了增強(qiáng)數(shù)據(jù)的抗干擾能力，提高傳輸長(zhǎng)度，通常將CMOS邏輯電平轉(zhuǎn)換為RS-232邏輯電平(3～15?V以0表示，-3～-15?V以1表示)。第11章UART接口TXD、RXD數(shù)據(jù)線以“位”為最小單位傳輸數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)傳輸流程如下：(1)平時(shí)數(shù)據(jù)線處于“空閉”狀態(tài)(1狀態(tài))。(2)當(dāng)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，UART改變TXD數(shù)據(jù)線的狀態(tài)(變?yōu)?狀態(tài))并維持1位的時(shí)間，這樣，接收方檢測(cè)到開始位后，再等待1.5位的時(shí)間就開始一位一位地檢測(cè)數(shù)據(jù)線的狀態(tài)，得到所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。(3)

UART一幀中可以有5、6、7或8位數(shù)據(jù)，發(fā)送方一位一位地改變數(shù)據(jù)線的狀態(tài)，將它們發(fā)送出去，首先發(fā)送最低位。第11章UART接口TXD、RXD數(shù)據(jù)線以“位”為最小單位傳輸數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)傳輸流程如下：(4)如果使用校驗(yàn)功能，UART在發(fā)送完數(shù)據(jù)位后，還要發(fā)送1個(gè)校驗(yàn)位。有兩種校驗(yàn)方法，即奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn)(數(shù)據(jù)位連同校驗(yàn)位中“1”的數(shù)目分別等于奇數(shù)或偶數(shù))。(5)發(fā)送停止位，數(shù)據(jù)線恢復(fù)到“空閉”狀態(tài)(1狀態(tài))。停止位的長(zhǎng)度有三種：1位、1.5位、2位。第11章UART接口UART使用不同的電平發(fā)送字符“A”，所對(duì)應(yīng)的波形：(a)?COMS邏輯電平下，傳輸大寫字母“A”的幀格式第11章UART接口(b)?R-S232邏輯電平下，傳輸大寫字母“A”的幀格式第11章UART接口11.2串行口特點(diǎn)Exynos4412的UART有4個(gè)獨(dú)立的通道(通道UART0～UART3)，每個(gè)通道都可以工作于中斷模式或DMA模式，即UART可以發(fā)出中斷或DMA請(qǐng)求，以便在UART、CPU之間傳輸數(shù)據(jù)。另外，Exynos4412還提供了一個(gè)帶有GPS的串行通道(通道UART4)。Exynos4412的每個(gè)UART的通道包括2個(gè)FIFO(FirstInFirstOut)緩沖器，用于收/發(fā)數(shù)據(jù)。Exynos4412UART的每個(gè)通道支持的停止位有1位、2位，數(shù)據(jù)位有5位、6位、7位或8位，且支持校驗(yàn)功能，另外還有紅外發(fā)送/接收功能。

第11章UART接口Exynos4412UART的工作原理圖第11章UART接口第11章UART接口在使用UART和PC進(jìn)行通信時(shí)，在PC端往往需要設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、是否使用校驗(yàn)位、有多少個(gè)停止位、是否使用流控等。要實(shí)現(xiàn)通信，Exynos4412的UART也要作相同的設(shè)置。其具體的設(shè)置過程如下：將所涉及的UART通道引腳設(shè)為UART功能。(2)選擇UART的時(shí)鐘源。選擇好時(shí)鐘源后，可以通過DIVUART0～4設(shè)置分頻系數(shù)進(jìn)行分頻，通過CLK_DIV_PERIL0寄存器進(jìn)行配置。第11章UART接口圖11.3Exynos4412UART時(shí)鐘源框圖Exynos4412UART的時(shí)鐘源有八種選擇：XXTI、XusbXTI、SCLK_HDMI27M、SCLK_USBPHY0/1、SCLK_HDMIPHY、SCLKMPLL、SCLKEPLL、SCLKVPLL

第11章UART接口(3)設(shè)置波特率?？梢酝ㄟ^以下公式計(jì)算UBRDIVn寄存器(n為0～4，對(duì)應(yīng)5個(gè)UART通道)的值：注意：計(jì)算出來的UBRDIVn寄存器值不一定是整數(shù)，UBRDIVn寄存器取其整數(shù)部分，小數(shù)部分由UFRACVALn寄存器設(shè)置。第11章UART接口(4)設(shè)置傳輸格式。傳輸格式由ULCONn寄存器(n?=

0～4)進(jìn)行配置。(5)設(shè)置UART工作模式?？蓞⒖糢CONn寄存器的各位域進(jìn)行配置。(6)配置UFCONn寄存器、UFSTATn寄存器。UFCONn寄存器用于設(shè)置是否使用FIFO，設(shè)置各FIFO的觸發(fā)閾值，即發(fā)送FIFO中有多少個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生中斷，接收FIFO中有多少個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生中斷。并可以通過設(shè)置UFCONn寄存器來復(fù)位各個(gè)FIFO。(7)配置UTRSTATn寄存器(UART收/發(fā)狀態(tài)寄存器)。UTRSTATn寄存器用來表明數(shù)據(jù)是否已經(jīng)發(fā)送完畢，是否已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)。第11章UART接口(8)配置UERSTATn寄存器(UART錯(cuò)誤狀態(tài)寄存器)。UERSTATn寄存器用來表示各種錯(cuò)誤是否發(fā)生，位[0]至位[3]為1時(shí)分別表示溢出錯(cuò)誤、校驗(yàn)錯(cuò)誤、幀錯(cuò)誤、檢測(cè)到“break”信號(hào)。(9)配置UTXHn寄存器(UART發(fā)送緩沖寄存器)。CPU將數(shù)據(jù)寫入U(xiǎn)TXHn寄存器，UART即會(huì)將它保存到緩沖區(qū)中，并自動(dòng)發(fā)送出去。(10)配置URXHn寄存器(UART接收緩沖寄存器)。當(dāng)UART接收到數(shù)據(jù)時(shí)，讀取URXHn寄存器，即可獲得數(shù)據(jù)。第11章UART接口11.3串行口專用寄存器串口時(shí)鐘源選擇寄存器該寄存器用于為各通道的UART選擇時(shí)鐘源，如表11.1所示。第11章UART接口表11.1串口時(shí)鐘源選擇寄存器(CLK_SRC_PERIL0)第11章UART接口2.時(shí)鐘分頻系數(shù)寄存器該寄存器用于為5路UART通道設(shè)置分頻系數(shù)，如表11.2所示。表11.2時(shí)鐘分頻系數(shù)寄存器(CLK_DIV_PERIL0)第11章UART接口3.波特率分頻寄存器UBRDIVn(n?=?0～4)該類寄存器用于設(shè)置波特率分頻值。4.寄存器UFRACVALn(n=0～4)該類寄存器用來處理波特率分頻值的小數(shù)部分。第11章UART接口5.?UART控制寄存器ULCONn(n=0～4)該類寄存器主要用于配置串行數(shù)據(jù)幀的格式等，如表11.5所示。表11.5ULCONn(n

=?0～4)寄存器第11章UART接口6.

UART控制寄存器UCONn(n=0～4)該類寄存器主要用于配置UART的工作方式，如表11.6所示。第11章UART接口表11.6UART控制寄存器UCONn(n=0～4)第11章UART接口7.

UARTFIFO控制寄存器UFCONn(n=0～4)該類寄存器用于配置UARTFIFO緩沖器的大小和觸發(fā)水平等，如表11.7所示。第11章UART接口表11.7UARTFIFO控制寄存器UFCONn(n

=

0～4)第11章UART接口8.發(fā)送寄存器UTXHn(n?=?0～4)該類寄存器用于存放待發(fā)送的數(shù)據(jù)。9.接收寄存器URXHn(n?=?0～4)該類寄存器用于存放接收到的數(shù)據(jù)。第11章UART接口11.4應(yīng)用實(shí)例

通過本實(shí)例講解UART的配置和使用方法。該實(shí)例中使用了UART0，程序中僅對(duì)該串口進(jìn)行了設(shè)置。目的是自串口輸入一個(gè)字符，再從串口終端原樣輸出。代碼如下：第11章UART接口定義指向寄存器物理地址的變量//GPA0口將被設(shè)置為功能接口，用于UART的收/發(fā)#defineGPA0CON

(*(volatileunsignedint*)0x11400000)//UART時(shí)鐘相關(guān)寄存器#defineCLK_SRC_PERIL0 (*(volatileunsignedint*)0x1003C250)#defineCLK_DIV_PERIL0 (*(volatileunsignedint*)0x1003C550)//UART相關(guān)寄存器#defineUART_BASE 0x13800000#defineULCON0 (*(volatileunsignedint*)UART_BASE+0x0000)#defineUCON0 (*(volatileunsignedint*)UART_BASE+0x0004)#defineUFCON0 (*(volatileunsignedint*)UART_BASE+0x0008)#defineUTRSTAT0 (*(volatileunsignedint*)UART_BASE+0x0010)#defineUTXH0 (*(volatileunsignedint*)UART_BASE+0x0020)#defineURXH0 (*(volatileunsignedint*)UART_BASE+0x0024)

#defineUBRDIV0 (*(volatileunsignedint*)UART_BASE+0x0028)#defineUFRACVAL0 (*(volatileunsignedint*)UART_BASE+0x002c)第11章UART接口2.?UART初始化voiduartInit(?){

/*1.配置GPA0位[0]、[1]為串口UART_0_RXD、UART_0_TXD功能*/

GPA0CON&=~(0xff);

//設(shè)置UART0對(duì)應(yīng)的GPIO為UART功能

GPA0CON|=((0x2<<0)|(0x2<<4));/*2.設(shè)置UART時(shí)鐘源SCLK_UART*/

CLK_SRC_DMC|=(0x1<12);

CLK_SRC_TOP1|=(0x1<12);

CLK_SRC_PERIL0&=~(0xf);

//UART0_SEL=6

CLK_SRC_PERIL0|=(0x6<<0); //所以,MOUTUART0即等于MPLL的輸出,800MHzCLK_DIV_PERIL0&=~(0xf);

CLK_DIV_PERIL0|=(7<<0);

第11章UART接口/*3.設(shè)置串口0相關(guān)*/UFCON0&=~((0x7<<0)|(0x7<<4)|(0x7<<8));UFCON0|=((0x1<<0)|(0x1<<4)|(0x2<<8));ULCON0&=~((0x3<<0)|(0x1<<2)|(0x3<<3));ULCON0|=((0x3<<0)|(0x0<<2)|(0x0<<3));UCON0&=~((0x3<<0)|(0x3<<2));UCON0|=((0x1<<0)|(0x1<<2));/*SCLK_UART0=100MHz,波特率設(shè)置為115200*寄存器的值如下計(jì)算:*DIV_VAL=100000000/(115200×16)-1=53.25*UBRDIVn0=整數(shù)部分=53*UFRACVAL0=小數(shù)部分×16=0.25*16=4*/UBRDIV0=53;UFRACVAL0=4;

}第11章UART接口3.收發(fā)字符/字符串函數(shù)chargetc(void){

charc;

while(!(UTRSTAT0&(1<<0)));//查詢狀態(tài)寄存器，直到接收完有效數(shù)據(jù)

c=URXH0; //