基于S3C2410單片機(jī)串口應(yīng)用程序的開發(fā)

　　0 引言

　　ARM ADS全稱為ARM Developer suite(ARM開發(fā)套件)。是ARM公司推出的ARM系列處理器集成開發(fā)工具，使用非常廣泛，目前最高版本的是1．2，它取代了早期的ADS1．1和 ADS1．0。它除了可以安裝在Windows NT4、Windows98和Windows95操作系統(tǒng)下，還支持Windows XP和Windows Me操作系統(tǒng)。ADS由命令行開發(fā)工具、ARM實(shí)時(shí)庫(kù)、GuI開發(fā)環(huán)境(CodeWarrior和AXD)、實(shí)用程序和支持軟件組成。有了這些部件，用戶就可以為ARM系列的RISC處理器編寫和調(diào)試自己的開發(fā)應(yīng)用程序了。命令行開發(fā)工具完成將源代碼編譯，連接成可執(zhí)行代碼的功能，包手舌：armcc、 armcpp、tcc、tcpp、armasm、armlink、armsd。其中armcc用于將ANSI C編寫的程序編譯成32位的ARM指令代碼。支持編譯C和C++代碼的運(yùn)行時(shí)庫(kù)有：ANSI C庫(kù)函數(shù)、C++庫(kù)函數(shù)。ADS的CodeWarrior集成開發(fā)環(huán)境(IDE)是基于Metrowerks CodeWarrior IDE4．2版本的，經(jīng)過適當(dāng)?shù)牟眉粢灾С諥DS工具鏈，為管理和開發(fā)項(xiàng)目提供了簡(jiǎn)單多樣化的圖形用戶界面，用戶可以使用ADS的CodeWarrior IDE為ARM和Thumb處理器開發(fā)用C、C++或ARM匯編語(yǔ)言的程序代碼，縮短了用戶開發(fā)項(xiàng)目代碼的周期。ADS中包括3個(gè)調(diào)試器：AXD(ARM ExtendedDebugger)、ARMSD(ARM Symbo l i c Debugger)、ADW／ADU(Appl icat ion Debugger Windows／Unix)。在軟件開發(fā)的最初階段，可以使用調(diào)試器進(jìn)行仿真來(lái)測(cè)試所開發(fā)的軟件是否達(dá)到了預(yù)期的效果。

　　在數(shù)據(jù)采集的實(shí)際開發(fā)應(yīng)用中，串口通信是不可缺少的部分，它是目前嵌入式系統(tǒng)與PC機(jī)間的一種非常重要且普遍使用的通信方式。計(jì)算機(jī)利用串口對(duì)單片機(jī)等外部設(shè)備的控制減少了在訪問外部設(shè)備時(shí)需要進(jìn)行復(fù)雜的匯編語(yǔ)言編程等帶來(lái)的麻煩，同時(shí)也有利于大規(guī)模的開發(fā)和設(shè)計(jì)。在Linux系統(tǒng)中，系統(tǒng)把串口等其它外設(shè)當(dāng)作文件進(jìn)行操作，在端口的讀寫上非常方便，大大提高了系統(tǒng)編程效率。本文通過把Linux系統(tǒng)移植到S3C2410后，利用S3C2410自帶的串口對(duì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)控制，詳細(xì)地介紹了串行通信的硬件電路和軟件的實(shí)現(xiàn)方法。

　　1 硬件結(jié)構(gòu)

　　目前串口大部分是在Windows或是在Dos下運(yùn)用，本文是在Linux系統(tǒng)下利用串口來(lái)實(shí)現(xiàn)通信的。S3C2410芯片是三星公司生產(chǎn)的 16／32bit的RISC處理器，獨(dú)立的16kB指令和16 kB數(shù)據(jù)的緩存(cache)，用于虛擬內(nèi)存管理的MMU單元，LCD控制器(STNTFT)，非線性(NAND)FLASH的引導(dǎo)單元，系統(tǒng)管理器(包括片選邏輯控制和SDRAM控制器)，3個(gè)通道的異步串口(UART)，每個(gè)控制器支持的最高波特率可以達(dá)到230400 Boud／s，這些特點(diǎn)為實(shí)現(xiàn)在Linux系統(tǒng)下計(jì)算機(jī)與開發(fā)板之間順利進(jìn)行串口通信提供了可靠的保證。WNSC400是北京維納光科公司生產(chǎn)的電動(dòng)位移平臺(tái)控制箱，它擁有RS232的串口能使S3C2410通過串口對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，從而能夠?qū)崿F(xiàn)S3C2410對(duì)電動(dòng)位移平臺(tái)的控制。但是控制箱是在 Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的，所以要想把它應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)中是存在難度的。S3C2410的串口要實(shí)現(xiàn)與控制箱的數(shù)據(jù)傳輸，那么就要使控制箱及其控制的電動(dòng)平移臺(tái)實(shí)現(xiàn)與其它模塊組成嵌入式系統(tǒng)，比如與一臺(tái)攝像頭聯(lián)系起來(lái)，當(dāng)攝像頭對(duì)物體進(jìn)行圖像采集后，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而計(jì)算出目標(biāo)具體要改變的位移等參量，然后控制箱在通過$3C24lO的存儲(chǔ)器中讀取這些數(shù)據(jù)，并發(fā)出命令使電動(dòng)位移平臺(tái)按需要的改變量進(jìn)行移動(dòng)，這樣就是實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)(宿主機(jī))、目標(biāo)機(jī)(S3C2410)還有控制箱之間連接的硬件原理如圖1所示。在宿主機(jī)上將在ADS環(huán)境下編好的程序通過JTAG下載到 S3C2410后，S3C2410就可以通過串口與控制箱進(jìn)行通信。

　　2 UART軟件部分的實(shí)現(xiàn)

　　絕大多數(shù)的Linux軟件開發(fā)都是以native方式進(jìn)行的，即本機(jī)(HOST)開發(fā)、調(diào)試、本機(jī)運(yùn)行的方式，但是由于在目標(biāo)機(jī)上沒有足夠的資源來(lái)滿足嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，所以這種方式不適合于嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)。通常嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)采用交叉編譯調(diào)試的方法。交叉編譯的主要特征是某機(jī)器中執(zhí)行的程序代碼不是由本機(jī)編譯生成，而是由另外一臺(tái)機(jī)器編譯生成。
串口通信的基本任務(wù)有：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式化、進(jìn)行串／并轉(zhuǎn)換、控制數(shù)據(jù)傳輸速率、進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)和進(jìn)行TTl與EIA電平轉(zhuǎn)換。串口通信分為同步通信和異步通信兩種類型，本文將用到異步串行I／0。

　　由于Linux系統(tǒng)將所有的設(shè)備都看成文件，所以訪問串口時(shí)，認(rèn)為串口是一個(gè)文件，我們可以使用文件系統(tǒng)控制函數(shù)實(shí)現(xiàn)基本的串口操作，比如open()函數(shù)用來(lái)打開串口，read()和write()函數(shù)用來(lái)讀寫串口，在傳輸數(shù)據(jù)完成后可以用close()函數(shù)關(guān)閉串口。

　　2．1 串口的基本設(shè)置

　　串口最基本的設(shè)置有波特率設(shè)置、檢驗(yàn)位和停止位的設(shè)置。串口的設(shè)置主要是設(shè)置struct termios結(jié)構(gòu)體的各成員值：

　　2．2 串口的讀寫

　　發(fā)送數(shù)據(jù)

　　除了上面用read來(lái)讀取串口的方法外，也可以使用操作文件的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)異步讀取，如fcnt1，或者selectt等。

　　2．3 應(yīng)用程序

　　ADS開發(fā)平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是它已經(jīng)把串口的相關(guān)設(shè)置函數(shù)都已經(jīng)包含在相關(guān)的頭文件中，這樣當(dāng)開發(fā)人員想利用串口進(jìn)行再次研發(fā)時(shí)就可以直接利用這些函數(shù)，或者在原函數(shù)上進(jìn)行修改。本文中要通過S3C2410的串口對(duì)WNSC400控制箱進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸就利用了這些優(yōu)點(diǎn)，部分程序如下：

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　通過實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了用S3C2410控制WNSC400控制箱來(lái)控制電動(dòng)平移臺(tái)，在ADS環(huán)境下進(jìn)行的開發(fā)減少了直接在Linux系統(tǒng)下進(jìn)行串口開發(fā)所遇到的麻煩，而且由于AARM具有多功能模塊擴(kuò)展功能，可以使多種功能集中起來(lái)，為WNSC400控制箱及其電動(dòng)平移臺(tái)廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中創(chuàng)造了條件。