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ARM:UART串口異步通信驅(qū)動編程

2019-11-11 04:30:09
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供稿:網(wǎng)友
1. 串口的基本概念1.1 UART - 串行異步收發(fā)器 Universal Asynchronous Receiver/Transmitter串行/并行(課后補充)異步/同步:'異步/同步通信兩者之間的區(qū)別' (補充)'單工/半雙工/全雙工:單工:任何時候數(shù)據(jù)只能朝一個方向傳輸半雙工:數(shù)據(jù)可以向兩個方向傳輸,任何同一時刻只能朝同一方向傳輸全雙工:數(shù)據(jù)可以同時向兩個方向傳輸1.2 串口通信標準RS232 (電子工業(yè)協(xié)議EIA) - 目前最常用的'串行接口標準'規(guī)定了'電氣特性':邏輯 0 ,+3 v ~ +15 v,SPACE邏輯 1 ,- 3 v ~ - 15 v,MARK規(guī)定了'機械特性':傳輸距離 < 10 mTTL電平,計算機內(nèi)部電平(CPU):邏輯 0 ,低電平 < 0.8 v邏輯 1 ,高電平 > 2.4 v串行異步通信的重要參數(shù):>>數(shù)據(jù)位個數(shù): 5 ~ 8 bit  (開發(fā)板那端定好的是 8 bit / 幀數(shù)據(jù))>>驗證方式:奇校驗、偶校驗、無校驗>>停止位寬度:1~2bit>>通信的速率:bps (bit per second - 每秒傳輸bit位)'波特率單位'2. 電路原理圖【底板】             |---SP3232E電平轉(zhuǎn)換芯片---|PC_TXD1 ---> T2OUT ---> T2IN ---> UARTTXD0 ---> 'GPIOD18PC_RXD1 ---> R2IN ---> R2OUT ---> UARTRXD0 ---> 'GPIOD14完成串口通信有兩種方式:1) 一種方式:運行在arm core的程序和LED一樣直接操作GPIO管腳,形成串行異步收發(fā)數(shù)據(jù)的時序。2) 另一方式:S5P6818中集成了uart控制器,方式 1)純軟件實現(xiàn)通信的過程就可以使用軟硬件結(jié)合的方式來實現(xiàn)通信時序,從而簡化軟件編程。問題:uart控制器可以完成哪些工作,還需軟件做哪些工作,兩者之間如何配合?答案:CPU的數(shù)據(jù)手冊中關(guān)于uart的相關(guān)章節(jié)3. CPU datasheet3.1 管腳的功能選擇--->P 71 - 2.3GPIOD18 - Function1GPIOD14 - Function1--->P 757 - 16.5.1.8GPIODALTFN0 - 0xc001d020 - [29:28] - 01=ALT Function1GPIODALTFN1 - 0xc001d020 - [ 5 : 4 ] - 01=ALT Function13.2 uart 控制器--->P 960 - 25.1' S5P6818串行異步收發(fā)器 UART 單元特點:1) 提供 6 個獨立的uart控制器2) 數(shù)據(jù)傳輸可以使用輪詢、中斷、DMA方式3) 采用系統(tǒng)時鐘時最大傳輸速率 4 Mbps   // 采用外部時鐘時可以達更大速率4) 每個UART通道有兩個 64 bytes FIFO供發(fā)送和接收數(shù)據(jù),以提供較高效率5) 可編程波特率、紅外發(fā)送接收、1~2個停止位、5~8位數(shù)據(jù)寬度、奇偶校驗問題:COM1對應(yīng)的是CPU內(nèi)部的哪個uart控制器?答案:根據(jù)COM1使用的是CPU上的GPIOD14、GPIOD18,推斷對應(yīng)的是CPU內(nèi)部的'UART0'。知識點:'CPU感知外接硬件變化通常有3種方式:1> 輪詢; // 定時對各種設(shè)備輪流詢問一遍有無處理要求,有要求就處理,處理完回歸CPU日常工作。- 適合硬件變化頻繁的狀況2> 中斷; // 當有硬件設(shè)備處理要求是,CPU啟動輸入輸出設(shè)備存檔準備數(shù)據(jù),I/O完成發(fā)出中斷信號,接收中斷處理數(shù)據(jù),隨后某個時刻繼續(xù)工作。 - 適合硬件變化不是特別頻繁的狀況3>DMA;// 直接內(nèi)存存取,direct memory access,數(shù)據(jù)在內(nèi)存與I/O設(shè)備間直接進行成塊傳輸。'【UART控制器重要參數(shù)】non-FIFO - 115200 - 8 - None - 1 - 輪詢modeULCON0 - 0xc00a1000 - R/W- [ 1 : 0 ] - 11 , 8 bit - 數(shù)據(jù)寬Word lenth- [ 2 ] - 0 , 1 bit - 停止位number of stop bit- [ 5 : 3 ] - 000 - 無校驗- [ 6 ] - 0 - 紅外正常模式UCON0 - 0xc00a1004 - R/W- [ 1 : 0 ] - 01 - 輪詢接收 Receive Mode(Polling mode)- [ 3 : 2 ] - 01 - 輪詢發(fā)送 Transmit Mode(Polling mode)- [ 5 ] - 01 - 設(shè)置輪詢模式 Setting Loop-back modeUFCON0 - 0xc00a1008 - R/W- [ 0 ] - 0 - 禁用FIFO(non-FIFO) FIFO DisablesUTRSTAT0 - 0xc00a1010 - R- [ 0 ] - 1 - 代表收到了數(shù)據(jù) Buffer has a received data- [ 1 ] - 0 / 1 - 0 代表 transmit buffer 非空, 1 代表空UTXH0 - 0xc00a1020 - W- [ 7 : 0 ] - 寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù) Transmit Data for UART0URXH0 - 0xc00a1024 - R- [ 7 : 0 ] - 讀出接收到的數(shù)據(jù) Receive Data for UART0--->P 313 - 5.3.2.1.13 UARTCLKENB - '時鐘源配置,地址數(shù)與UART對應(yīng)UARTCLKENB - 0xc00a9000 - R/W- [ 2 ] - 1 - 使UART0時鐘使能 Enable UARTCLKGEN0L - 0xc00a9004 - R/W- [ 4 : 2 ] - 1 - 時鐘源頻率選擇 PLL[1]==800MHz(uboot中調(diào)為該頻率)- [12: 5 ] - 1111 1111 - 分頻系數(shù),提供給UART0的時鐘信號 50 MHz// 1M==100萬,800M==8億,1111==0x0f,800MHz(0x0f+1)=50MHz--->P 986 - 25.4.1.11/25.4.1.12 - '用于分頻,將輸入的50MHz分頻成適合每秒鐘發(fā)送115200個bit所需要的時鐘信號UBRDIV0 - 0xc00a1028 - R/W - 經(jīng)計算取值為 26UFRACVAL0 - 0xc00a102c - R/W - 經(jīng)計算取值為 2--->P 969 - For example // 設(shè)置方法示例
/* 手冊定好的計算方式,不需要問為什么,直接套公式即可。DIV_VAL = (40000000/(115200 x 16))  –  1= 21.7 – 1= 20.7UBRDIVn = 20 (integer part of DIV_VAL)UFRACVALn/16 = 0.7 So, UFRACVALn = 11*/50000000 / (115200 * 16) - 1 = 27.13 - 1 = 26.13 = 26 【==UBRDIV0】0.13 * 16 = 2.08 = 2 【==UFRACVAL0】【匯總】S5P6818UART相關(guān)寄存器1) UART行控制器ULCONn - 設(shè)置數(shù)據(jù)格式2) UART模式控制寄存器UCONn - 用來選擇時鐘源,發(fā)送/接收數(shù)據(jù)可選輪詢3) UART FIFO控制寄存器UFCONn4) UART MODEM控制寄存器UMCONn5) 發(fā)送寄存器UTXH、接收寄存器URXH6) 波特率分頻寄存器UBRDIV,UFRACVAL7) GPIO相關(guān)寄存器8) 中斷相關(guān)寄存器9) 時鐘、電源控制寄存器4. 編碼
/** 代碼演示 - main.c **/#include "uart.h"void main (void) {    // 8N1 115200 non-FIFO polling    uart_init ( );    while (1) {        uart_puts ("/n hello,world!");    }   }
/** 代碼演示 - uart.c **/#define UART0CLKENB     *((volatile unsigned int*)0xc00a9000)#define UART0CLKGEN0L   *((volatile unsigned int*)0xc00a9004)#define GPIOD_ALTFN0    *((volatile unsigned int*)0xc001d020)#define GPIOD_ALTFN1    *((volatile unsigned int*)0xc001d024)#define GPIOD_PULLENB   *((volatile unsigned int*)0xc001d060)#define ULCON0          *((volatile unsigned int*)0xc00a1000)#define UCON0           *((volatile unsigned int*)0xc00a1004)#define UFCON0          *((volatile unsigned int*)0xc00a1008)#define UTRSTAT0        *((volatile unsigned int*)0xc00a1010)#define UTXH0           *((volatile unsigned int*)0xc00a1020)#define URXH0           *((volatile unsigned int*)0xc00a1024)#define UBRDIV0         *((volatile unsigned int*)0xc00a1028)#define UFRACVAL0       *((volatile unsigned int*)0xc00a102c)void uart_init (void) {    /* uart0 clk disable */    UART0CLKENB &= ~(1 << 2);    // GPIOD18(Tx 接收管腳) GPIOD14(Rx 發(fā)送管腳) 配置功能Function1    GPIOD_ALTFN0 &= ~(3 << 28); // GPIOD14    GPIOD_ALTFN0 |= (1 << 28);    GPIOD_ALTFN1 &= ~(3 << 4); // GPIOD18    GPIOD_ALTFN1 |= (1 << 4);    // 時鐘配置:選擇PLL[1] 800MHz    UART0CLKGEN0L &= ~(7 << 2);    UART0CLKGEN0L |= (1 << 2);    // 分頻設(shè)置 800/(0x0f+1)=50MHz    UART0CLKGEN0L &= ~(0xff << 5); // [12:5] 8個位    UART0CLKGEN0L |= (0xf << 5); // [12:5] 4個位設(shè)置為1111    // UART控制器設(shè)置    ULCON0  = 0x03; // 8N1    UCON0   = 0x05; // 0101 == 0x05 polling    UFCON0 &= ~(1 << 0); // non-FIFO disable    UBRDIV0 = 26; // 50000000/(115200*16) - 1 == 26.13    UFRACVAL0 = 2; // 0.13*16 == 2.08    /* uart0 clk enable */    UART0CLKENB |= (1 << 2);}void uart_putc (char c) {    // UTRSTAT0 bit[1] == 1, 緩存寄存器為empty    // 輪詢是否為空    while (! (UTRSTAT0 & 0x02)); // !(空) 什么都不干。    UTXH0 = c;    if (c == '/n')        uart_putc ('/r');}void uart_puts (char* str) {    if (! str)        return ;    while (*str) {        uart_putc (*str);        str++;    }}
/** 代碼演示 - uart.h **/#ifndef _UART_H_#define _UART_H_extern void uart_init (void);extern void uart_puts (char*);#endif //_UART_H_

5. 編譯

$:' arm-cortex_a9-linux-gnueabi-gcc -c -nostdlib main.c -o main.o$:' arm-cortex_a9-linux-gnueabi-gcc -c -nostdlib uart.c -o uart.o$:' arm-cortex_a9-linux-gnueabi-ld -nostdlib -nostartfiles -Ttext=48000000 -emain main.o uart.o -o uart      // 注意.o文件順序$:' arm-cortex_a9-linux-gnueabi-objcopy -O binary uart uart.bin6. 運行$:' sudo cp uart.bin /tftpboot/X6818#:' tftp 48000000 uart.binX6818#:' go 48000000
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