“第011课 串口(UART)的使用”的版本间的差异

来自百问网嵌入式Linux wiki
第1行： 第1行：
 +
= 第001节_辅线1_硬件知识_UART硬件介绍=
 +
1. 串口的硬件介绍
 +
UART的全称是Universal Asynchronous Receiver and Transmitter，即异步发送和接收。
 +
串口在嵌入式中用途非常的广泛，主要的用途有：
 +
①：打印调试信息；
 +
②：外接各种模块：GPS、蓝牙；
 +
 +
串口因为结构简单、稳定可靠，广受欢迎。
 +
 +
通过三根线即可，发送、接收、地线。
 +
<img src="./lesson/lesson1/lesson1_001.jpg">
 +
通过TxD->RxD把ARM开发板要发送的信息发送给PC机。
 +
通过RxD->TxD线把PC机要发送的信息发送给ARM开发板。
 +
最下面的地线统一参考地。
 +
 +
2. 串口的参数
 +
* 波特率：一般选波特率都会有9600,19200,115200等选项。其实意思就是每秒传输这么多个比特位数(bit)。
 +
* 起始位:先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输数据的开始。
 +
* 数据位：可以是5~8位逻辑”0”或”1”。如ASCII码（7位），扩展BCD码（8位）。小端传输。
 +
* 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)或奇数(奇校验)，以此来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。
 +
 +
 +
怎么发送一字节数据，比如‘A‘?
 +
‘A’的ASCII值是0x41,二进制就是01000001，怎样把这8位数据发送给PC机呢？
 +
1. 双方约定好波特率（每一位占据的时间）；
 +
1. 规定传输协议
 +
<img src="./lesson/lesson1/lesson1_002.jpg">
 +
 +
a. 原来是高电平，ARM拉低电平，保持1bit时间；
 +
b. PC在低电平开始处计时；
 +
c. ARM根据数据依次驱动TxD的电平，同时PC依次读取RxD引脚电平，获得数据；
 +
 +
前面图中提及到了逻辑电平，也就是说代表信号1的引脚电平是人为规定的。
 +
如图是TTL/CMOS逻辑电平下，传输‘A’时的波形：
 +
<img src="./lesson/lesson1/lesson1_003.jpg">
 +
在xV至5V之间，就认为是逻辑1，在0V至yV之间就为逻辑0。
 +
 +
如图是RS-232逻辑电平下，传输‘A’时的波形：
 +
<img src="./lesson/lesson1/lesson1_004.jpg">
 +
在-12V至-3V之间，就认为是逻辑1，在+3V至+12V之间就为逻辑0。
 +
 +
RS-232的电平比TTL/CMOS高，能传输更远的距离，在工业上用得比较多。
 +
 +
市面上大多数ARM芯片都不止一个串口，一般使用串口0来调试，其它串口来外接模块。
 +
ARM芯片上得串口都是TTL电平的，通过板子上或者外接的电平转换芯片，转成RS232接口，连接到电脑的RS232串口上，实现两者的数据传输。
 +
<img src="./lesson/lesson1/lesson1_005.jpg">
 +
现在的电脑越来越少有RS232串口的接口，当USB是几乎都有的。因此使用USB串口芯片将ARM芯片上的TTL电平转换成USB串口协议，即可通过USB与电脑数据传输。
 +
<img src="./lesson/lesson1/lesson1_006.jpg">
 +
上面的两种方式，对ARM芯片的编程操作都是一样的。
 +
 +
 +
ARM芯片是如何发送/接收数据？
 +
如图所示串口结构图：
 +
<img src="./lesson/lesson1/lesson1_007.bmp">
 +
要发送数据时，CPU控制内存要发送的数据通过FIFO传给UART单位，UART里面的移位器，依次将数据发送出去，在发送完成后产生中断提醒CPU传输完成。
 +
接收数据时，获取接收引脚的电平，逐位放进接收移位器，再放入FIFO，写入内存。在接收完成后产生中断提醒CPU传输完成。
 +
 +
 +
= 第002节_S3C2440_UART编程=
 +
在uart.c这个文件里需要编写这样几个函数：
 +
1. uart0_init()用于初始化串口
 +
2. putchar()用于发送一个字符
 +
3. getchar()用于接收一个字符
 +
4. puts()用于发送一串字符
 +
 +
 +
在uart0_init()需要做如下几件事：
 +
1. 设置引脚用于串口：根据原理图和参考手册设置GPH2,3用于TxD0, RxD0,并且为了将其保持为高电平，先设置其为上拉；
 +
 +
GPHCON &= ~((3<<4) | (3<<6));
 +
GPHCON |=  ((2<<4) | (2<<6));
 +
GPHUP &= ~((1<<2) | (1<<3));  /* 使能内部上拉 */
 +
 +
2. 设置波特率
 +
将uart设置为PCLK,中断/查询模式：
 +
 +
UCON0 = 0x00000005; /* PCLK,中断/查询模式 */
 +
 +
uart clock=50M，波特率假设是115200，根据公式`UBRDIVn = (int)( UART clock / ( buad rate x 16) ) –1`得到`UBRDIVn = (int)( 50000000 / ( 115200 x 16) ) –1 = 26`
 +
 +
UBRDIV0 = 26;
 +
 +
3. 设置数据格式
 +
数据格式设置为常用的8n1:8个数据位, 无较验位, 1个停止位
 +
 +
ULCON0 = 0x00000003; /* 8n1: 8个数据位, 无较验位, 1个停止位 */
 +
 +
 +
读取UTRSTAT0寄存器，查询其第2位判断发送buff是否为空，即上一次发送是否完成，如果完成即向UTXH0写入要发送的新数据；查询其第0位判断接收buff是否为空，即本次接收是否完成，如果接收完成，读取URXH0的值。
 +
 +
<syntaxhighlight lang="c" >
 +
int putchar(int c)
 +
{
 +
/* UTRSTAT0 */
 +
/* UTXH0 */
 +
 +
while (!(UTRSTAT0 & (1<<2)));
 +
UTXH0 = (unsigned char)c;
 +
 +
}
 +
 +
int getchar(void)
 +
{
 +
while (!(UTRSTAT0 & (1<<0)));
 +
return URXH0;
 +
}
 +
</syntaxhighlight>
 +
 +
循环输出字符，就可以实现字符串的输出
 +
 +
<syntaxhighlight lang="c" >
 +
int getchar(void)
 +
{
 +
while (!(UTRSTAT0 & (1<<0)));
 +
return URXH0;
 +
}
 +
 +
int puts(const char *s)
 +
{
 +
while (*s)
 +
{
 +
putchar(*s);
 +
s++;
 +
}
 +
}
 +
 +
</syntaxhighlight>
 +
 +
在主函数里，先调用初始化函数，然后循环获取用于输入的数据，然后回显出来。并且在收到`\r`回车时，输出`\n`换行，有些时候`\n`是回车，那输出`\r`换行。
 +
 +
<syntaxhighlight lang="c" >
 +
 +
#include "s3c2440_soc.h"
 +
#include "uart.h"
 +
 +
int main(void)
 +
{
 +
unsigned char c;
 +
 +
uart0_init();
 +
puts("Hello, world!\n\r");
 +
 +
while(1)
 +
{
 +
c = getchar();
 +
if (c == '\r')
 +
{
 +
putchar('\n');
 +
}
 +
 +
if (c == '\n')
 +
{
 +
putchar('\r');
 +
}
 +
 +
putchar(c);
 +
}
 +
return 0;
 +
}
 +
 +
</syntaxhighlight>
 +
 +
 +
 +
 
<categorytree mode=all  background-color:white;">ARM裸机加强版</categorytree>
 
<categorytree mode=all  background-color:white;">ARM裸机加强版</categorytree>
 
[[Category:ARM裸机加强版 ]]
 
[[Category:ARM裸机加强版 ]]

2018年1月19日 (五) 14:27的版本

第001节_辅线1_硬件知识_UART硬件介绍

1. 串口的硬件介绍 UART的全称是Universal Asynchronous Receiver and Transmitter，即异步发送和接收。 串口在嵌入式中用途非常的广泛，主要的用途有： ①：打印调试信息； ②：外接各种模块：GPS、蓝牙；

串口因为结构简单、稳定可靠，广受欢迎。

通过三根线即可，发送、接收、地线。 <img src="./lesson/lesson1/lesson1_001.jpg"> 通过TxD->RxD把ARM开发板要发送的信息发送给PC机。 通过RxD->TxD线把PC机要发送的信息发送给ARM开发板。 最下面的地线统一参考地。

2. 串口的参数

  • 波特率：一般选波特率都会有9600,19200,115200等选项。其实意思就是每秒传输这么多个比特位数(bit)。
  • 起始位:先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输数据的开始。
  • 数据位：可以是5~8位逻辑”0”或”1”。如ASCII码（7位），扩展BCD码（8位）。小端传输。
  • 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)或奇数(奇校验)，以此来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。


怎么发送一字节数据，比如‘A‘? ‘A’的ASCII值是0x41,二进制就是01000001，怎样把这8位数据发送给PC机呢？ 1. 双方约定好波特率（每一位占据的时间）； 1. 规定传输协议 <img src="./lesson/lesson1/lesson1_002.jpg">

a. 原来是高电平，ARM拉低电平，保持1bit时间； b. PC在低电平开始处计时； c. ARM根据数据依次驱动TxD的电平，同时PC依次读取RxD引脚电平，获得数据；

前面图中提及到了逻辑电平，也就是说代表信号1的引脚电平是人为规定的。 如图是TTL/CMOS逻辑电平下，传输‘A’时的波形： <img src="./lesson/lesson1/lesson1_003.jpg"> 在xV至5V之间，就认为是逻辑1，在0V至yV之间就为逻辑0。

如图是RS-232逻辑电平下，传输‘A’时的波形： <img src="./lesson/lesson1/lesson1_004.jpg"> 在-12V至-3V之间，就认为是逻辑1，在+3V至+12V之间就为逻辑0。

RS-232的电平比TTL/CMOS高，能传输更远的距离，在工业上用得比较多。

市面上大多数ARM芯片都不止一个串口，一般使用串口0来调试，其它串口来外接模块。 ARM芯片上得串口都是TTL电平的，通过板子上或者外接的电平转换芯片，转成RS232接口，连接到电脑的RS232串口上，实现两者的数据传输。 <img src="./lesson/lesson1/lesson1_005.jpg"> 现在的电脑越来越少有RS232串口的接口，当USB是几乎都有的。因此使用USB串口芯片将ARM芯片上的TTL电平转换成USB串口协议，即可通过USB与电脑数据传输。 <img src="./lesson/lesson1/lesson1_006.jpg"> 上面的两种方式，对ARM芯片的编程操作都是一样的。


ARM芯片是如何发送/接收数据？ 如图所示串口结构图： <img src="./lesson/lesson1/lesson1_007.bmp"> 要发送数据时，CPU控制内存要发送的数据通过FIFO传给UART单位，UART里面的移位器，依次将数据发送出去，在发送完成后产生中断提醒CPU传输完成。 接收数据时，获取接收引脚的电平，逐位放进接收移位器，再放入FIFO，写入内存。在接收完成后产生中断提醒CPU传输完成。


第002节_S3C2440_UART编程

在uart.c这个文件里需要编写这样几个函数： 1. uart0_init()用于初始化串口 2. putchar()用于发送一个字符 3. getchar()用于接收一个字符 4. puts()用于发送一串字符


在uart0_init()需要做如下几件事： 1. 设置引脚用于串口：根据原理图和参考手册设置GPH2,3用于TxD0, RxD0,并且为了将其保持为高电平，先设置其为上拉； 

GPHCON &= ~((3<<4) | (3<<6));
GPHCON |=  ((2<<4) | (2<<6));
GPHUP &= ~((1<<2) | (1<<3));  /* 使能内部上拉 */

2. 设置波特率 将uart设置为PCLK,中断/查询模式： 

UCON0 = 0x00000005; /* PCLK,中断/查询模式 */

uart clock=50M，波特率假设是115200，根据公式`UBRDIVn = (int)( UART clock / ( buad rate x 16) ) –1`得到`UBRDIVn = (int)( 50000000 / ( 115200 x 16) ) –1 = 26`

UBRDIV0 = 26;

3. 设置数据格式 数据格式设置为常用的8n1:8个数据位, 无较验位, 1个停止位 

ULCON0 = 0x00000003; /* 8n1: 8个数据位, 无较验位, 1个停止位 */

读取UTRSTAT0寄存器，查询其第2位判断发送buff是否为空，即上一次发送是否完成，如果完成即向UTXH0写入要发送的新数据；查询其第0位判断接收buff是否为空，即本次接收是否完成，如果接收完成，读取URXH0的值。 

 
int putchar(int c)
{
	/* UTRSTAT0 */
	/* UTXH0 */

	while (!(UTRSTAT0 & (1<<2)));
	UTXH0 = (unsigned char)c;
	
}

int getchar(void)
{
	while (!(UTRSTAT0 & (1<<0)));
	return URXH0;
}

循环输出字符，就可以实现字符串的输出 

int getchar(void)
{
	while (!(UTRSTAT0 & (1<<0)));
	return URXH0;
}

int puts(const char *s)
{
	while (*s)
	{
		putchar(*s);
		s++;
	}
}

在主函数里，先调用初始化函数，然后循环获取用于输入的数据，然后回显出来。并且在收到`\r`回车时，输出`\n`换行，有些时候`\n`是回车，那输出`\r`换行。 

 
 
#include "s3c2440_soc.h"
#include "uart.h"

int main(void)
{
	unsigned char c;
	
	uart0_init();
	puts("Hello, world!\n\r");
	
	while(1)
	{
		c = getchar();
		if (c == '\r')
		{
			putchar('\n');
		}

		if (c == '\n')
		{
			putchar('\r');
		}

		putchar(c);
	}
	return 0;
}



▼ ARM裸机加强版
  第001课 不要再用老方法学习单片机和ARM
  第002课 ubuntu环境搭建和ubuntu图形界面操作(免费)
  第003课 linux入门命令
  第004课 vi编辑器
  第005课 linux进阶命令
  第006课 开发板熟悉与体验(免费)
  第007课 裸机开发步骤和工具使用(免费))
  第008课 第1个ARM裸板程序及引申(部分免费)
  第009课 gcc和arm-linux-gcc和Makefile
  第010课 掌握ARM芯片时钟体系
  第011课 串口(UART)的使用
  第012课 内存控制器与SDRAM
  第013课 代码重定位
  第014课 异常与中断
  第015课 Nor Flash
  第016课 Nand Flash
  第017课 LCD编程
  第018课 ADC和触摸屏
  第019课 I2C
  第020课 SPI裸板
  第021课 MMU和Cache
  第022课 传感器
取自“http://wiki.100ask.org/index.php?title=第011课_串口(UART)的使用&oldid=619”