2440中UART的使用以及相关函数详解

一、UART原理及UART部件使用方法
1、UART原理
通用异步收发器UART，用来传输串行数据：
发送数据时，CPU将并行数据写入UART，UART按照一定格式在TxD线上串行发出；
接收数据时，UART检测到RxD线上的信号，将串行收集放到缓冲区中，CPU即可读取UART获得的这些数据。
UART最精简的连线只有3根电线，TxD用于发送，RxD用于接收，Gnd用于提供参考电平。TxD和RxD数据线以“位”为最小传输单位。
帧由具有完整意义的若干位组成，它包含开始位、数据位、校验位和停止位；发送数据之前，UART之间要约定好数据传输速率（波特率的倒数）、数据的传输格式（多少个数据位、是否使用校验位、奇校验还是偶校验、多少个停止位）。

数据传输流程如下：
1）通常数据线处于空闲状态（1状态）
2）当要发送数据时，UART改变TxD数据线的状态（0状态）并维持1位的时间，接收方检测到开始位后，再等待1.5位的时间开始一位一位地检测数据线的状态得到所传输的数据。
3）UART一帧中可能有5-8位的数据，发送方一位一位地改变数据线的状态将它们发出去，首先发送最低位
4）如果使用校验功能，UART发送完数据后，还要发送1个校验位。使用奇校验或者偶校验，即统计数据位连同校验位中，1的总数是奇数还是偶数
5）最后，发送停止位，数据线恢复到空闲状态（1状态），停止位长度有3种，1位、1.5位、2位

2、S3C2440 UART的特性
S3C2440的UART有3个独立通道，每个通道可以工作于中断模式或DMA模式，UART由波特率发生器、发送器、接收器、控制逻辑组成。
S3C2440 UART的FIFO深度为64，发送数据时，CPU先将数据写入发送FIFO中，然后UART会自动将FIFO中的数据复制到“发送移位器”中，发送移位器将数据一位一位发送到TxDn数据线上。接收数据时，“接收移位器”将RxDn数据线上的数据一位一位地接收进来，然后复制到接收FIFO中，CPU即可从中读取数据。

3、S3C2440 UART的使用
对于S3C2440，使用UART之前，需要设置波特率、传输格式（多少个数据位、是否使用校验位、奇校验或偶校验、多少个停止位、是否使用流量控制）、选择所涉及的管脚为UART功能、选择UART通道的工作模式为中断模式或DMA模式。设置好之后，往相关寄存器写入数据即可发送，读取相关寄存器即可接收到数据。通过查询状态寄存器或设置中断来获知数据是否发送完毕、是否接收到数据。
1）UART通道管脚设为UART功能
UART通道0中，GPH2、GPH3分别用于TxD0、RxD0，使用UART通道0时，先设置GPHCON寄存器将GPH2、GPH3引脚的功能设为TxD0、RxD0。
2）UBRDIVn寄存器：设置波特率
S3C2440 UART的时钟源有两种选择：PCLK、UEXTCLK、FCLK/n，其中n的值通过UCON0-UCON2联合设置
UBRDIVn = (int)(UART clock)/(buad rate × 16)) - 1
3）ULCONn寄存器：设置传输格式

4）UCONn寄存器
它用于选择UART时钟源、设置UART中断方式

5）UFCONn寄存器、UFSTATn寄存器
UFCONn寄存器用于设置是否使用FIFO，设置各FIFO的触发阙值，即发送FIFO中有多少个数据时产生中断、接收FIFO中有多少个数据时产生中断。并可以通过设置UFCONn寄存器来复位各个FIFO。
读取UFSTATn寄存器可以知道各个FIFO是否已经满，其中有多少个数据。
6）UMCONn寄存器、UMSTATn寄存器
这两类寄存器用于流量控制，具体看数据手册
7）UTRSTATn寄存器
它用来表明数据是否已经发送完毕、是否已经接收到数据

8）UERSTATn寄存器
用来表示各种错误是否发生

9）UTXHn寄存器
CPU将数据写入这个寄存器，UART即会将它保存到缓冲区中，并自动发送出去
10）URXHn寄存器
当UART接收到数据时，CPU读取这个寄存器，即可获得数据。

二、UART操作实例
本实例实现，在串口输入一个字符，开发板接收到后，从串口输出。
初始化代码和前一章类似，不在重复，在main函数中调用uart0_init()对串口进行初始化

//main.c
#include "serial.h"
int main()
{
unsigned char c;
uart0_init(); // 波特率115200，8N1(8个数据位，无校验位，1个停止位)
while(1)
{
// 从串口接收数据后，判断其是否数字或字母，若是则输出
c = getc();
putc(c);
}
return 0;
}

//serial.c
#include "s3c24xx.h"
#include "serial.h"
#define TXD0READY (1<<2)
#define RXD0READY (1)
#define PCLK 50000000 // init.c中的clock_init函数设置PCLK为50MHz
#define UART_CLK PCLK // UART0的时钟源设为PCLK
#define UART_BAUD_RATE 115200 // 波特率
#define UART_BRD ((UART_CLK / (UART_BAUD_RATE * 16)) - 1)
/*
* 初始化UART0
* 115200,8N1,无流控
*/
void uart0_init(void)
{
GPHCON |= 0xa0; // GPH2,GPH3用作TXD0,RXD0
GPHUP = 0x0c; // GPH2,GPH3内部上拉
ULCON0 = 0x03; // 8N1(8个数据位，无较验，1个停止位)
UCON0 = 0x05; // 查询方式，UART时钟源为PCLK
UFCON0 = 0x00; // 不使用FIFO
UMCON0 = 0x00; // 不使用流控
UBRDIV0 = UART_BRD; // 波特率为115200
}
/*
* 发送一个字符
*/
void putc(unsigned char c)
{
/* 等待，直到发送缓冲区中的数据已经全部发送出去 */
while (!(UTRSTAT0 & TXD0READY));

/* 向UTXH0寄存器中写入数据，UART即自动将它发送出去 */
UTXH0 = c;
}
/*
* 接收字符
*/
unsigned char getc(void)
{
/* 等待，直到接收缓冲区中的有数据 */
while (!(UTRSTAT0 & RXD0READY));

/* 直接读取URXH0寄存器，即可获得接收到的数据 */
return URXH0;
}

1、Uart_Init 初始化UART0、1、2，设置相应的寄存器。设置波特率，数据位，奇偶校验位，FIFO等。具体的看datasheet。

2、Uart_Select选择用哪个UART。函数里面的whichUart在后面的函数中有引用，决定用哪个UART。

3、Uart_SendByte发送一个字符。

函数中 的 WrUTXH0('/r') 相当于 (*(volatile unsigned char *)0x50000020)=(unsigned char)('/r') 。而0x50000020为UTXH0寄存器的地址。因为前面初始化串口的时候，FIFO disable 。 相当于 将 '/r' 发死赋值给UTXH0，然后UART发送 。UTXH0为 UART channel 0 transmit buffer register 。 rUTRSTAT0 & 0x2 取出rUTRSTAT0 寄存器中的第2位，含义为Transmit buffer是否为空 。为1时表示空。

while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)); //Wait until THR is empty.注意这是一个空循环语句。后面有个分号，这代表空循环语句，直到THR为空时，就跳出循环，执行下一条。
WrUTXH0(data);

4、Uart_Printf 在终端上显示字符串，这个不懂。这个跟SendString函数都可以在终端上显示字符。但Printf还可以像C语言那样，显示一些变量的值，使用%d，%s之类的 。

5、Uart_SendString 发送字符串。

6、Uart_Getch 从终端上获取敲入的字符。 返回值为char类型。RdURXH有数据时，返回URXH的数据。当URXH没有数据时，总是等待，直到有数据。这个函数，非要从终端那获得字符，否则一直等待。

7、Uart_GetKey 这个与Uart_Getch 不同的是，当URXH没有数据时返回0。有数据时，返回数据，这个函数用来查看URXH中的值。

8、Uart_GetString (char *string) 从终端那得到一个字符串，并存储到 字符型指针string 中。

void Uart_GetString(char *string)
{
char *string2 = string; ------指针string2用来做比较
char c;
while((c = Uart_Getch())!='/r') -----输入的字符不是 回车，就存储到string中
{
if(c=='/b') -----输入的是 退格(删除) ，
{
if( (int)string2 < (int)string ) ----sring如果还没有输入数据(此时string2==string)，就删除，不做任何操作。
{
Uart_Printf("/b /b"); ------实际中，我在调试的时候发现Uart_Printf("/b");并不能删除显示字符。Uart_Printf(" /b");也不能。Uart_Printf("/b /b/b /b");可以删除2个字符
string--; -----有数据才删除
}
}
else
{
*string++ = c; -------输入的 不是 回车和退格 ，将数据存储到string中
Uart_SendByte(c); ------回写，没输入一个数据，在 超级终端上显示
}
}
*string='/0'; -----在C语言中没有字符串变量，字符串不能存放在一个变量中，只能存放在字符型数组中。以'/0'作为字符串结束的标志。'/0'不计入串的长度。
Uart_SendByte('/n'); ------在超级终端上显示换行
}

9、Uart_GetIntNum 此函数是将转换为10进制，因为从UART从 超级终端 得到的10进制、或16进制，都是当做字符在处理。这个函数，就是将输入的如："0X12BD"或"-0x334ACC"或"-BBH"或"123"之类的字符串，转换成10进制。由此可知，不支持输入二进制和八进制表示的数

int Uart_GetIntNum(void)
{
char str[30]; -------定义字符型数组。
char *string = str; ------将数组的首地址，赋值给指针string。数组名就是首地址
int base = 10; ---------是10进制
int minus = 0; ---------判断是否为负，为负是minus=1
int result = 0; ---------最后转换的结果，因为从 超级终端 那得到的都是字符
int lastIndex; --------数组的最后一个字符是什么
int i;

Uart_GetString(string); ------从超级终端那得到字符，并存储到string所指向的数组str[]中。

if(string[0]=='-') -------如果是负数
{
minus = 1; ------更新负数标志
string++; ------string指向str[1]
}

if(string[0]=='0' && (string[1]=='x' || string[1]=='X')) -----除去那个负号外，或没有负号，如果是以0x或0X开头，即16进制
{
base = 16; -----指示为16进制
string += 2; -----指向str[2]，因为str[0]存储了字符'0'、str[1]存储了字符'x'或'X'
}

lastIndex = strlen(string) - 1; -------strlen函数，求字符串的长度。减1是因为，数组下标从0开始。'/0'不计入串的长度。

if(lastIndex<0) ------说明0x或0X或- 后面没有任何内容
return -1;

if(string[lastIndex]=='h' || string[lastIndex]=='H' ) ----如果16进制是用H或h表示的
{
base = 16; -------指示是16进制的数
string[lastIndex] = 0; ------把H或h去掉
lastIndex--; -------数组最后一位不要，即存储H或h的那位
}

if(base==10) -----如果是10进制
{
result = atoi(string); ----atoi函数，将字符串转换成整型，转换后赋值给result
result = minus ? (-1*result):result; ------是负数，就在 乘以 -1
}
else -----如果是16进制
{
for(i=0;i<=lastIndex;i++)
{
if(isalpha(string[i])) -------isalpha函数，判断是否是字母。
{
if(isupper(string[i])) ------isupper函数，判断是否是大写字母
result = (result<<4) + string[i] - 'A' + 10; -------将大写字母转换为相应的10进制
else
result = (result<<4) + string[i] - 'a' + 10; -------将小写字母转换为相应的10进制
} ------result<<4，左移4位相当于乘以16，举例说明更好理解。如果字符串为ABCH，处理A：result=0X16+0+10，处理B：result=10(A)X16+11，处理C ：result=10(A)X16X16+11(B)X16，处理C：result=10(A)X16X16X16+11(B)X16X16+12 。这样才能将16进制转化为正确的10进制

else ------如果是数字字符，转换成十进制数，分析过程同上
result = (result<<4) + string[i] - '0';
}
result = minus ? (-1*result):result; ----------是负数，别忘了乘以负号
}
return result; ---------将正确的10进制返回
}

10、Uart_GetIntNum_GJ 接受10进制的数，将'0'至'9'的字符，转换成10进制数。

11、Uart_TxEmpty 如果UART0、1、2的transmit shifter register和 buffer register，一直是空的，就一直等待，直到不为空，就跳出循环

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