TX2440裸机程序-uart

该文章部分参考/article/8096645.html

一、uart原理简介

数据通信方式为：并行通信与串行通信两种:

§并行通信:利用多条数据线将数据的各位同时传送。

它的特点是：传输速度快，是用于短距离通信；

§串行通信：利用一条数据线将数据一位位地顺序传送。

特点是通信线路简单，利用简单的线缆就实现通信，低成本，是用于远距离通信。

异步通信：

ª异步通信：以一个字符为传输单位，通过两个字符间的时间间隔是不固定的，然而同一字符中的两个相邻位之间的时间间隔是固定的。

ª通信协议：是指通信双方约定的一些规则。在异步通讯时，对数据格式有如下约定：规定有空闲位、起始位、资料位、奇偶校验位、停止位。

起始位：先发一个逻辑“0”信号，表示传输字符的开始；

数据位：紧接在起始位之后。数据位的个数可以是4、5、6、7、8等，从最低位开始传送，靠时钟定位。

奇偶校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数（偶校验）或（奇校验），以此校验数据传送的正确性。

停止位：它是一个字符数据的结束标志。

空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路没有数据传送。

UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter(通用异步收发送器)，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最精简的连线形式只有3根线，TXD用于发送，RXD用于接收，GND用于提供参考电平。UART之间以帧作为数据传输单位，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，互相通信的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）。

二、s3c2440 uart特性

S3C2440的通用异步收发器（UART）配有3个独立异步串行I/O（SIO）端口，每个都可以通过产生中断或DMA请求（及查询）来进行CPU和UART之间的数据传输。如下图所示：每个UART包含一个波特率发生器、发送器、接收器和一个控制单元。

波特率发生器可以由PCLK、FCLK/n或UEXTCLK（外部输入时钟）时钟驱动。UART通过使用系统时钟可以支持最115.2Kbps的比特率。如果是使用外部器件提供UEXTCLK的UART，则UART可以运行在更高的速度。发送器和接收器各包含一个64字节的FIFO和数据移位器。

发送数据：1、将外设总线的数据写入到发送缓冲区（缓冲区由控制单元中UFCONn控制寄存器设置：FIFO模式或非FIFO模式）

2、将发送缓冲区数据复制到8bit的发送移位器中。若非FIFO模式，操作一次即可；而FIFO模式根据存储深度决定。

3、波特率发生器提供将数据从发送数据引脚(TXDn)移出的移位时钟。

接收数据同发送数据相似。从接收数据引脚(RXDn)移入收到的数据，接着从移位器复制到FIFO。



波特率发生器

每个UART的波特率发生器为发送器和接收器提供串行时钟，波特率发生器的时钟源可以选择S3C2440A的内部时钟系统或者UEXTCLK。波特率时钟是通过16和由UART波特率分频寄存器(UBRDIVn)指定的16位分频系数来分频源时钟(PCLK，FCLK/n或者UEXTCLK)产生的，UBRDIVn由下列表达式确定：

UBRDIVn=(int)(UART时钟/(波特率*16))-1

UART时钟：PCLK，FCLK/n或者UEXTCLK，例如，如果波特率为115200bps并且UART时钟为25MHz，则UBRDIVn为：

UBRDIVn=(int)(25000000/(115200*16))-1=(int)(13.5)-1（取最接近的整数）=14-1=13

三、s3c2440 uart应用

我用的开发板是天祥的TX2440，电路连接如图所示：



介绍发送和接收操作之前，先介绍几个重要的寄存器

UBRDIVn寄存器：设置波特率，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

ULCONn寄存器：设置传输格式



UCONn寄存器：它用于选择UART时钟源、设置UART中断方式







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。



UMCONn寄存器:用于流量控制



UTRSTATn寄存器:表明数据是否已经发送完毕、是否已经接收到数据



UERSTATn寄存器，用来表示各种错误是否发生

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



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。



对于S3C2440，使用UART之前，首选需要对2440的UART模块进行初始化，

1、uart对应IO端口设置

2、传输帧格式设置（如数据位、停止位、基偶校验位等）

3、传输协议设置（是否FIFO，中断等）

4、波特率生成设置

/*1、uart对应IO端口设置*/
rGPHCON = rGPHCON & (~(0xffff));   //UART0: RXD0<==>GPH3  TXD0<==>GPH2
rGPHCON = rGPHCON | (0xaaa0) ;     //设置GPH端口为UART口，详情见S3C2440手册输入输出端口
rGPHUP  = 0x0;                     //使能上拉功能

/*2、传输帧格式设置*/
rULCON0=0x03;   //不采用红外线传输模式，无奇偶校验位，1个停止位，8个数据位

/*3、传输协议设置*/
rUFCON0=0x00;   // 不使用FIFO
rUMCON0=0x00;   //不使用自动流控制
rUCON0=0x245;   //发送中断为电平方式，接收中断为边沿方式，禁止超时中断，允许产生错误状态中断，禁止回送模式，禁止中止
//信号，传输模式为中断请求模式，接收模式也为中断请求模式。

/*4、波特率生成设置*/
rUBRDIV0=( (int)(pclk/16/baud+0.5) -1 );  //根据波特率计算UBRDIV0的值

四、uart程序

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//  工程名称：	UART.mcp
//  文件名称：  main.c
//  功能描述： 	通过超级终端完成PC和S3C2440的数据传输,利用超级终端输入需要发送的字符，回车后，字符会再发送回来显示。
//              1、通过串口0、1发送和接收单个字节
//				2、通过串口0、1发送和接收字符串
//  组成文件：	main.c 2440lib.c 2440init.s 2440slib.s
//    头文件：  2440addr.h def.h option.h 2440lib.h 2440slib.h
//  程序分析：
//  硬件连接：	用串口线将开发板和PC机串口相连
//  维护记录：	2011年4月7日
//
//

//=========================================================================

#include "2440addr.h"
#include "2440lib.h"
#include "2440slib.h"
#include "option.h"
#include <stdarg.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <ctype.h>

//====================================================
// 函数定义区
//====================================================
extern void Delay(int time);
void myUart_Select(int ch);
void myUart_Init(int whichuart, int baud);
void myUart_SendByte(char ch);
char myUart_ReceiveByte(void);
void myUart_Send (char *str);
void myUart_receive(char *string);
void myUart_Printf(char *fmt,...);

extern unsigned int PCLK;
static int UartNum=0;
char *string;

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// 语法格式：int Main（void）
// 功能描述: 发送并接收字符串，测试UART通信
// 入口参数: 字符串指针
// 出口参数: 无
//======================================================================

int Main(void)
{

SetSysFclk(FCLK_400M);//FCLK_400M=((92<<12)|(1<<4)|1),MPLL=2*(92+8)*12M/((1+2)*2)=400M
//电源工作模式默认NORMAL，FCLK=MPLL
ChangeClockDivider(2, 1);//设置FCLK HCLK PCLK 分频比1:8:16
CalcBusClk();//启动总线

myUart_Select(0);//UART的端口选择，0--选择UART0，1--选择UART1  (只可以选择UART0和UART1)
myUart_Init(0,115200);
while(1)
{
Delay(500);
//myUart_Printf("Please Input a string:\n");
myUart_Send("Please Input a string:\n");//myUart_Printf与myUart_Send功能相同。
myUart_receive(string);
//myUart_Printf("hailin\n");
//myUart_SendByte(0x35);
Delay(500);
myUart_Send(string);
myUart_Send("\n");
}
}

void myUart_Select(int ch)//UART的端口选择,UartNum定义成全局变量
{
UartNum = ch;
}

//====================================================
// 语法格式：void myUart_Init(int whichuart, int baud)
// 功能描述: 对Uart进行初始化，以所需要的波特率为输入参数
// 入口参数: UART端口号  波特率
// 出口参数: 无
//======================================================================

void myUart_Init(int pclk, int baud)
{
if (pclk == 0)
pclk = PCLK;
if(UartNum == 0)        //判断是否使用UART0
{
/*1、uart对应IO端口设置*/
rGPHCON = rGPHCON & (~(0xffff));   //UART0: RXD0<==>GPH3  TXD0<==>GPH2
rGPHCON = rGPHCON | (0xaaa0) ;     //设置GPH端口为UART口，详情见S3C2440手册输入输出端口
rGPHUP  = 0x0;                     //使能上拉功能

/*2、传输帧格式设置*/
rULCON0=0x03;   //不采用红外线传输模式，无奇偶校验位，1个停止位，8个数据位

/*3、传输协议设置*/
rUFCON0=0x00;   // 不使用FIFO
rUMCON0=0x00;   //不使用自动流控制
rUCON0=0x245;   //发送中断为电平方式，接收中断为边沿方式，禁止超时中断，允许产生错误状态中断，禁止回送模式，禁止中止
//信号，传输模式为中断请求模式，接收模式也为中断请求模式。

/*4、波特率生成设置*/
rUBRDIV0=( (int)(pclk/16/baud+0.5) -1 );  //根据波特率计算UBRDIV0的值，通过加上0.5，提高精度。

Delay(10);
}
else if(UartNum == 1)
{
rGPHCON = rGPHCON & (~(0xffff)) ; //UART1: RXD1<==>GPH5  TXD1<==>GPH4
rGPHCON = rGPHCON | (0xaaa0) ;    //设置GPH端口为UART口
rGPHUP  = 0x0;                    // 使能上拉功能
rULCON1=0x3;
rUFCON1=0x0;
rUMCON1=0x0;
rUCON1=0x245;
rUBRDIV1=( (int)(pclk/16./baud+0.5) -1 );
Delay(10);
}
}

//====================================================
// 语法格式：void myUart_SendByte(char ch)
// 功能描述: 发送字节数据
// 入口参数: 发送的字节数据
// 出口参数: 无
//====================================================================

void myUart_SendByte(char ch)
{
if (UartNum ==0)
{
if(ch=='\n')//判断发送的字符是不是'\n'(换行）
{
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2));  //等待，直到发送缓冲区为空
//		    Delay(10);	            //超级中断的响应速度较慢
WrUTXH0('\r');              //发送回车符
}
//如果发送的字符不是'\n'(换行）
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2));      //等待，直到发送缓冲区为空
//		Delay(10);
WrUTXH0(ch);                    //发送字符
}
else			//使用UART1
{
if(ch=='\n')//判断发送的字符是不是'\n'(换行）
{
while(!(rUTRSTAT1 & 0x2));   //等待，直到发送缓冲区为空
//		    Delay(10);	                 //等待
rUTXH1='\r';
}
while(!(rUTRSTAT1 & 0x2));  //Wait until THR is empty.
//	    Delay(10);
WrUTXH1(ch);
}
}

//====================================================
// 语法格式：char myUart_ReceiveByte(void)
// 功能描述: 接收字节数据
// 入口参数: 无
// 出口参数: 接收的字节数据
//====================================================================

char myUart_ReceiveByte(void)
{
if(UartNum==0)
{
while(!(rUTRSTAT0 & 0x1)); //判断接收缓冲区是否有有效数据，有数据时UTRSTAT0.1=1
//等待接收数据
return RdURXH0();
}
else if(UartNum==1)
{
while(!(rUTRSTAT1 & 0x1)); //等待接收数据
return RdURXH1();
}
return 0;
}

//====================================================
// 语法格式：void myUart_Send (char *str)
// 功能描述: 发送字符串
// 入口参数: 字符串指针
// 出口参数: 无
//====================================================================
void myUart_Send (char *str)
{
myUart_Init(0,115200);//每次发送字符串时，都初始化串口UART
while (*str)//发送字符串，直到字符串的结束符‘0’（对应ASCII的0，即空操作），停止发送字符
myUart_SendByte(*str++);//*str++  1、先发送指针*str指向字符
//        2、指针str=str+1,指向下个字符
}

//====================================================
// 语法格式：void myUart_receive(char *string)
// 功能描述: 接收字符串
// 入口参数: 字符串指针
// 出口参数: 无
//===================================================================
void myUart_receive(char *string)
{
char *string2 ;
char c;
string2 = string;
myUart_Init(0,115200);
while((c = myUart_ReceiveByte())!='\r')//'\r'--回车，当有回车按下，表示字符串输入结束
{
if(c=='\b')//'\b'--退格，当有TAB键按下，在SecureCRT显示退格
{
if( (int)string2 < (int)string )
{
printf("\b \b");
string--;
}
}
else
{
*string++ = c;
myUart_SendByte(c);
}
}
*string='\0';
myUart_SendByte('\n');

}

void myUart_Printf(char *fmt,...)
{
va_list ap;
char string[256];

va_start(ap,fmt);
vsprintf(string,fmt,ap);
myUart_Send(string);
va_end(ap);
}

原计划：通过逻辑分析仪监测2440与PC机的uart通信，但是uart采用RS232模式，只支持点对点，不支持一对多。所以无法实现监测。目前通过监测2440的TXD对应的RS232发送端，了解数据发送过程。

在main（）执行下面程
myUart_Printf("hailin\n");

myUart_SendByte(0x35)；
利用逻辑分析仪查看2440的TXR端 的波形如下：（监测到发送端与程序一致。）



通道0设置如下：

五、uart传输分析

uart传输格式：1起始位 +8位数据位+1位停止位。RS232逻辑是负逻辑，即+12V为逻辑0，-12V为逻辑1；而2440的uart逻辑是正逻辑。而下图是2440的TXD端经过max3232芯片转换为RS232负逻辑，即显示逻辑0实质是2440发送的逻辑1。
2440发送0x68（即h）数据，发送顺序：以字节形式先LSB发送后MSB发送。发送数据0001，0110 。