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ARM9硬件接口學(xué)習(xí)之UART

作者: 時(shí)間:2013-01-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
  在沒有引入之前,由于沒有OS,我們寫程序燒到開發(fā)板內(nèi)執(zhí)行后,并不能在程序的運(yùn)行過程中打印一些提示信息告訴我們程序究竟運(yùn)行了如何或者提供接口讓用戶去控制程序的運(yùn)行路徑,最后也只能通過物理現(xiàn)象去判斷程序是否執(zhí)行成功。

  使用串口我們便可以實(shí)現(xiàn)開發(fā)板最基本的數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,實(shí)現(xiàn)同開發(fā)板的交互,控制程序的運(yùn)行,并且在程序運(yùn)行中打印出一些信息進(jìn)行debug。實(shí)際上bootloader和kernel的控制臺(tái)(nfs模式)都是通過uart實(shí)現(xiàn)的。由此我們可以發(fā)現(xiàn)uart在實(shí)際開發(fā)中是非常重要的。

  1. s3c2410串口基礎(chǔ)

  S3C2410A 詳細(xì)的規(guī)格說明請(qǐng)參考s3c2410的datasheet。

  1) S3c2410的uart默認(rèn)使用的系統(tǒng)時(shí)鐘是PCLK。

  這和計(jì)算uart的波特率有關(guān)。

  2) 的功能模塊及數(shù)據(jù)傳輸流程

  每一個(gè)uart都包含一個(gè)波特率發(fā)生器(Baudrate Generator),發(fā)送器(Transmitter),接收器(Receiver)以及一個(gè)控制邏輯(Control Unit)。

  波特率發(fā)生器使用的時(shí)鐘可以為PCLK(默認(rèn))或者UEXTCLK(主要是為了達(dá)到更高的波特率,默認(rèn)使用PCLK最高為230.4k bps)。發(fā)送器和接受器分別包括一個(gè)16-byte的FIFO以及一個(gè)數(shù)據(jù)移位器(data shifter)。數(shù)據(jù)通過發(fā)送引腳(TxDn)和接收引腳(RxDn)進(jìn)行發(fā)送和接收。

  發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),CPU通過內(nèi)部總線將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入Transmit buffer,對(duì)程序員來講即將數(shù)據(jù)寫入Transmit Holding Register(若使用FIFO Mode也是寫入這個(gè)寄存器,硬件內(nèi)部會(huì)自動(dòng)判斷)。然后Transmitter按照Buad-rate Generator產(chǎn)生的波特率將Transmit Buffer內(nèi)的數(shù)據(jù)移入Transmit Shifter, 最后通過TXDn引腳發(fā)送出去。

  接收數(shù)據(jù)時(shí),接收引腳(RxDn)按一定波特率通過UART接口模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)接收進(jìn)來存放在Receive Shifter然后再移入Receive Buffer。對(duì)程序員來講即通過Receive Holding Register讀取接收到的數(shù)據(jù)(類似發(fā)送,不管是否使用FIFO Mode都是讀該寄存器獲取接收到的數(shù)據(jù))。

  Transmit Holding Register和Receive Holding Register都是8 bit大小的寄存器,即每次可讀寫一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。

  3) 波特率的計(jì)算

  波特率時(shí)鐘主要是用來提供串口數(shù)據(jù)發(fā)送和接收時(shí)所需要的時(shí)鐘信號(hào)。

  計(jì)算方法為源時(shí)鐘(默認(rèn)為PCLK)除以16以及一個(gè)16位分頻因子(divisor)。分頻因子的值存儲(chǔ)在baudrate divisor register (UBRDIVn)內(nèi),由用戶指定。

  通常我們計(jì)算波特率的方法為根據(jù)想要的波特率反過來計(jì)算divisor, 然后將該值寫入Divisor Register(UBRDIVn)寄存器內(nèi)。公式如下:

  UBRDIVn = (int)(PCLK/(bps x 16) ) -1

  Bps為我們需要設(shè)置的波特率,比如115200。

  2. s3c2410串口實(shí)驗(yàn)

  實(shí)驗(yàn)代碼很簡(jiǎn)單,非常適合串口編程入門。

  內(nèi)容為:通過串口打印出一行信息提示用戶輸入一個(gè)字符。若用戶輸入’e’即退出程序。若輸入其他字符則重復(fù)嘗試。

  下面具體分析:(部分內(nèi)容引用自《S3C2410完全開發(fā)流程》,這里感謝其作者的貢獻(xiàn))

  UART的寄存器有11X3個(gè)(3個(gè)UART)之多,我們選最簡(jiǎn)單的方法來進(jìn)行本實(shí)驗(yàn),用到的寄存器也有8個(gè)。不過初始化就用去了5個(gè)寄存器,剩下的3個(gè)用于接收、發(fā)送數(shù)據(jù)。如此一來,操作UART倒也不復(fù)雜。本板使用UART0:

  1) 初始化:

  a. 把使用到的引腳GPH2、GPH3定義為TXD0、RXD0:

  GPHCON |= 0xa0; //GPH2,GPH3 set as TXD0,RXD0

  GPHUP = 0x0c; //GPH2,GPH3內(nèi)部上拉

  b.ULCON0 ( UART channel 0 line control register ):設(shè)為0x03

  此值含義為:8個(gè)數(shù)據(jù)位,1個(gè)停止位,無校驗(yàn),正常操作模式。

  c.UCON0 (UART channel 0 control register ):設(shè)為0x05

  除了位[3:0],其他位都使用默認(rèn)值。位[3:0]=0b0101表示:發(fā)送、接收都使用“中斷或查詢方式”--本實(shí)驗(yàn)使用查詢查詢方式。

  d.UFCON0 (UART channel 0 FIFO control register ):設(shè)為0x00

  每個(gè)UART內(nèi)部都有一個(gè)16字節(jié)的發(fā)送FIFO和接收FIFO,但是本實(shí)驗(yàn)不使用FIFO,設(shè)為默認(rèn)值0

  e.UMCON0 (UART channel 0 Modem control register ):設(shè)為0x00

  本實(shí)驗(yàn)不使用流控,設(shè)為默認(rèn)值0

  f.UBRDIV0 ( R/W Baud rate divisior register 0 ):設(shè)為27

  UBRDIV0 = 27; //波特率為115200

  本實(shí)驗(yàn)使用PLL,PCLK=50MHz,設(shè)置波特率為115200,則由公式

  UBRDIVn = (int)(PCLK / (bps x 16) ) -1

  可以計(jì)算得UBRDIV0 = 27,請(qǐng)使用S3C2410數(shù)據(jù)手冊(cè)第314頁的誤差公式驗(yàn)算一下此波特率是否在可容忍的誤差范圍之內(nèi),如果不在,則需要更換另一個(gè)波特率(本實(shí)驗(yàn)使用的115200是符合的)。


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