ARM9硬件接口學習之UART
使用串口我們便可以實現開發(fā)板最基本的數據的發(fā)送和接收,實現同開發(fā)板的交互,控制程序的運行,并且在程序運行中打印出一些信息進行debug。實際上bootloader和kernel的控制臺(nfs模式)都是通過uart實現的。由此我們可以發(fā)現uart在實際開發(fā)中是非常重要的。
1. s3c2410串口基礎
S3C2410A UART詳細的規(guī)格說明請參考s3c2410的datasheet。
1) S3c2410的uart默認使用的系統時鐘是PCLK。
這和計算uart的波特率有關。
2) UART的功能模塊及數據傳輸流程
每一個uart都包含一個波特率發(fā)生器(Baudrate Generator),發(fā)送器(Transmitter),接收器(Receiver)以及一個控制邏輯(Control Unit)。
波特率發(fā)生器使用的時鐘可以為PCLK(默認)或者UEXTCLK(主要是為了達到更高的波特率,默認使用PCLK最高為230.4k bps)。發(fā)送器和接受器分別包括一個16-byte的FIFO以及一個數據移位器(data shifter)。數據通過發(fā)送引腳(TxDn)和接收引腳(RxDn)進行發(fā)送和接收。
發(fā)送數據時,CPU通過內部總線將要發(fā)送的數據寫入Transmit buffer,對程序員來講即將數據寫入Transmit Holding Register(若使用FIFO Mode也是寫入這個寄存器,硬件內部會自動判斷)。然后Transmitter按照Buad-rate Generator產生的波特率將Transmit Buffer內的數據移入Transmit Shifter, 最后通過TXDn引腳發(fā)送出去。
接收數據時,接收引腳(RxDn)按一定波特率通過UART接口模塊進行數據接收進來存放在Receive Shifter然后再移入Receive Buffer。對程序員來講即通過Receive Holding Register讀取接收到的數據(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據)。
Transmit Holding Register和Receive Holding Register都是8 bit大小的寄存器,即每次可讀寫一個字節(jié)數據。
3) 波特率的計算
波特率時鐘主要是用來提供串口數據發(fā)送和接收時所需要的時鐘信號。
計算方法為源時鐘(默認為PCLK)除以16以及一個16位分頻因子(divisor)。分頻因子的值存儲在baudrate divisor register (UBRDIVn)內,由用戶指定。
通常我們計算波特率的方法為根據想要的波特率反過來計算divisor, 然后將該值寫入Divisor Register(UBRDIVn)寄存器內。公式如下:
UBRDIVn = (int)(PCLK/(bps x 16) ) -1
Bps為我們需要設置的波特率,比如115200。
2. s3c2410串口實驗
實驗代碼很簡單,非常適合串口編程入門。
內容為:通過串口打印出一行信息提示用戶輸入一個字符。若用戶輸入’e’即退出程序。若輸入其他字符則重復嘗試。
下面具體分析:(部分內容引用自《S3C2410完全開發(fā)流程》,這里感謝其作者的貢獻)
UART的寄存器有11X3個(3個UART)之多,我們選最簡單的方法來進行本實驗,用到的寄存器也有8個。不過初始化就用去了5個寄存器,剩下的3個用于接收、發(fā)送數據。如此一來,操作UART倒也不復雜。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內部上拉
b.ULCON0 ( UART channel 0 line control register ):設為0x03
此值含義為:8個數據位,1個停止位,無校驗,正常操作模式。
c.UCON0 (UART channel 0 control register ):設為0x05
除了位[3:0],其他位都使用默認值。位[3:0]=0b0101表示:發(fā)送、接收都使用“中斷或查詢方式”--本實驗使用查詢查詢方式。
d.UFCON0 (UART channel 0 FIFO control register ):設為0x00
每個UART內部都有一個16字節(jié)的發(fā)送FIFO和接收FIFO,但是本實驗不使用FIFO,設為默認值0
e.UMCON0 (UART channel 0 Modem control register ):設為0x00
本實驗不使用流控,設為默認值0
f.UBRDIV0 ( R/W Baud rate divisior register 0 ):設為27
UBRDIV0 = 27; //波特率為115200
本實驗使用PLL,PCLK=50MHz,設置波特率為115200,則由公式
UBRDIVn = (int)(PCLK / (bps x 16) ) -1
可以計算得UBRDIV0 = 27,請使用S3C2410數據手冊第314頁的誤差公式驗算一下此波特率是否在可容忍的誤差范圍之內,如果不在,則需要更換另一個波特率(本實驗使用的115200是符合的)。
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