我是靠谱客的博主 多情水壶,最近开发中收集的这篇文章主要介绍UART基础知识,觉得挺不错的,现在分享给大家,希望可以做个参考。

概述

1、UART原理说明


发送数据时,CPU将并行数据写入UART,UART按照一定的格式在一根电线上串行发出;接收数据时,UART检测另一根电线上的信号,串行收集然后放在缓冲区中,CPU即可读取UART获得这些数据。UART之间以全双工方式传输数据,最精确的连线方法只有3根电线:TxD用于发送数据,RxD用于接收数据,Gnd用于给双发提供参考电平,连线如下:
 

UART使用标准的TTL/CMOS逻辑电平(0~5v、0~3.3v、0~2.5v或0~1.8v)来表示数据,高电平表示1,低电平表示0。为了增强数据的抗干扰能力、提高传输长度,通常将TTL/CMOD逻辑电平转换为RS-232逻辑电平,3~12v表示0,-3~-12v表示1

TxD、RxD数据线以位为最小单位传输数据,而帧由具有完整意义的、不可分割的若干位组成,它包含开始位、数据位、校验位(需要的话)和停止位。发送数据之前,UART之间要约定好数据的传输速率(即每位所占据的时间,其倒数称为波特率)、数据的传输格式(即有多少个数据位、是否使用校验位、是奇校验还是偶校验、有多少个停止位)。
数据传输流程如下:
(1)平时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(变为0状态)并维持1位的时间,这样接收方检测到开始位后,在等待1.5位的时间就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一帧中可以有5、6、7或8位的数据,发送方一位一位地改变数据线的状态将他们发送出去,首先发送最低位。
(4)如果使用校验功能,UART在发送完数据后,还要发送1位校验位。有两种校验方法:奇校验、偶校验——数据位连同校验位中,1的数据等于奇数或偶数。
(5)最后,发送停止位,数据线恢复到空闲状态(1状态)。停止位的长度有3种:1位、1.5位、2位。

下图演示了UART使用7个数据位、偶校验、2个停止位的格式传输字符‘A’(二进制值为0b1000001)时,TTL/COM逻辑电平和RS-232逻辑电平对应的波形
TTL/COM逻辑电平
 
RS-232逻辑电平
 

2、s3c2440 UART特性
(1)工作模式
s3c2440中,UART有三个独立的通道,UART0、UART1、UART2,每个通道都可以工作于中断模式和DMA模式。关于这两种模式我们有必要说一下
<1>中断模式:
这就是说,当要收发数据时会向CPU发出中断请求,由CPU完成收发的工作
<2>DMA模式:
这就是说,当要收发数据发出DMA请求,然后DMA向CPU发出总线请求,CPU将总线交给DMA之后,由DMA控制数据的收发工作。

(2)数据收发方式
<1>使用FIFO
在发送端,首先检查对方是否请求发送以及FIFO是否已满,只有当对方有发送请求且FIFO未满的情况下,才会向FIFO写入数据,当FIFO数据达到一定数量是,就会进行中断请求或DMA请求,将数据通过移位寄存器发送出去。在接收端,通过移位寄存器将数据存入FIFO中。
在接收端,首先检查FIFO是否已满,如果FIFO未满,则可以发出请求发送信号。

<2>不使用FIFO
在发送端首先检查发送缓冲器是否为空以及是否有发送请求,如果发送缓冲区为空,就会向发送缓冲区写入数据,然后产生中断请求或DMA请求,将数据发送到接收端。当接收端的接收缓冲区接收到数据后,先读取数据,然后再次请求发送数据。

3、s3c2410 UART的使用方法
(1)将所涉及到的UART通道管脚设为UART功能
(2)UBRDIVn寄存器:设置波特率
(3)ULCONn寄存器:设置传输格式
(4)UCONn寄存器:选择UART时钟源、设置UART中断方式等
(5)UFCONn寄存器和UFSTATn寄存器:用来设置是否使用FIFO,设置各个FIFO的触发阀值
(6)UMCONn寄存器和UMSTATn寄存器:用于流量控制

一、S3C2410内置的UART控制器


图5-11 

通过上图我们可以看到,每个UART控制器中大抵分为发送器和接收器两部分,在发送器中如果当前UART处于FIFO模式,则有16B的发送缓冲寄存器,一般在发送数据时CPU会将数据先暂存到这16B中来,如果当前UART处于非FIFO模式,则这16B的缓冲寄存器是没用的,我们只用到了这16B中最低一个字节的缓冲寄存器来存放数据也叫做Transmit Holding Register,而关键的一点是在发送器中发送缓冲器中的数据并不是直接送到输出引脚上的,还必须要先送到发送移位寄存器也就是Transmit Shifter,然后再由Transmit Shifter送出到输出引脚。而接收端这边大概都是一样,发送移位寄存器和接收移位寄存器对数据的发送和接收都是在波特率发生器产生的波特率下来进行控制的。而波特率的产生也需要在时钟源的控制下才行

 

UART的操作

ULCONn (UART Line Control Register)见图5-13

图5-19  

图5-20  

UBRDIVn :(UART Baud Rate Divisor Register)见图5-21


先来看看在C代码中对用到的UART多个寄存器的定义:

#define UART_CTL_BASE 0x50000000  //UART0的寄存器的起始地址也就是ULCON0的地址

#define __REG(x) (*(volatile unsigned long *)(x))

 

再来看看真正对UART的操作:

 

void init_uart(void)

void putc(char c)

 while (!(UTRSTAT0 & UTRSTAT_TX_EMPTY)) {  //不断的查询,直到发送缓冲寄存器和和移位寄存器都不为空,就可以发送数据

 for (i=0; i<10; i++) {

 UTXH0 = c; //直接将要发送的字符赋值给发送寄存器发送出去

unsigned char getc(void)


 return URXH0;  //直接从接收寄存器中返回接收到的1个字节的数据

最后

以上就是多情水壶为你收集整理的UART基础知识的全部内容,希望文章能够帮你解决UART基础知识所遇到的程序开发问题。

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