UART0串口編程系列（一）

時間  2019-11-10
標籤 uart0 uart 串口 編程 系列 欄目 主板 简体版
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串口編程(UART0)編程

---------------------------------------------------------緩存

Author             :tiger-john
WebSite            :blog.csdn.net/tigerjb數據結構

Email               ：jibo.tiger@gmail.comapp

Update-Time   : 2011年1月23日星期日測試

Tiger聲明：本人鄙視直接複製本人文章而不加出處的我的或團體，但不排斥別人轉載tiger-john的文章，只是請您註明出處並和本人聯繫或留言給我。3Qui

---------------------------------------------------------spa

本文章針對的是ARM2200環境下編寫串口程序，其中設計輪循方式，中斷方式，以及在UC/OS-II操做系統下的串口編程。操作系統

使用輪循和中斷兩種方式來實現串口編程。.net

（固然了，用中斷實現串口編程，系統的效率較高。可是難度也較大 。輪循方式效率較低，可是編程比較簡單）設計

一．        串口編程的硬件原理

1.     串口特性：

1>16字節接收FIFO和16字節發送FIFO

2>接收FIFO觸發點可設置爲1，4，8或14字節。

3>內置波特率發生器。

2.     UART0引腳：
1>RxD0 引腳用於UART0接受數據，接受方式爲串行輸入。

2>TxD0引腳用於UART0發送數據，發送方式爲串行發送數據。

3.     UART0的結構和工做方式

先看圖在說明：

 

1>  VPB總線提供CPU與UART0之間得的通訊鏈接

(CPU內核經過VPB接口對UART0的寄存器進行讀寫訪問.)

2>  UART0 接收器模塊監視串行輸入線RxD0的有效輸入。UART0 接收單元的移位寄存器（U0RSR）經過RxD0接收有效的字符。當U0RSR接受到一個有效字符時，它將該字符傳送到UART0 接收單元緩衝寄存器FIFO中，等待CPU經過VPB接口進行訪問。

3>  UART0發送器模塊接收CPU或主機寫入的數據並將數據緩存到UART0 的FIFO或U0THR中，UART0發送模塊中的移位寄存器(U0TSR)讀取U0THR或FIFO中的數據並將數據經過串行輸出到引腳TxD0發送。

4>  UART0的接收模塊和發送模塊的狀態信息保存在U0LSR中。

控制信息保存在U0LCR中。

5>  UART0波特率發送器模塊產生UART0 發送模塊所使用的定時。波特率發生器模塊時鐘源爲VPB時鐘（pclk）。主時鐘與U0DLL和U0DLM寄存器所定義的除數相除獲得UART0 發送器模塊使用的時鐘，該時鐘必須爲波特率的16倍。

6>  中斷接口包含寄存器U0IER和U0IIR。中斷接口接收UART0發送模塊和接收模塊發出的單時鐘寬度的使能信號。

4.     UART0和ARM7 CPU之間的通訊過程

1>CPU經過UART0發送模塊發送信息給外設

l  CPU發出信息經過AHB總線到AHB-VPB橋

l  經過AHB-VPB橋把信息轉換後發送給VPB總線。

l  UART0接收模塊接受來自VPB總線的數據。並將數據緩存到U0THR寄存器中。

l  UART0接受模塊的移位寄存器U0TSR讀取U0THR中的數據 並將數據經過輸出引腳TxD0發送

2>外設經過UART0接收模塊向ARM7 CPU發送信息

l  UART0移位寄存器(U0RSR)經過引腳RxD0接收有效字符。

l  當UART0接收到一個有效字符後，經過讀取U0RBR寄存器能夠將FIFO中最先接收到的字節讀出，當FIFO中再也不包含有效數據時，該寄存器反映接收到的最後一個有效字節數據。接收的數據不足8位時，高位用填充。

l  VPB總線將緩衝寄存器（U0RBR）中的數據經過AHB-VPB橋傳到AHB總線上

l  AHB總線將數據傳送給ARM7 CPU

二．          輪訓方式的串口編程

1.     串口程序都有那幾部分組成

看圖：       

1>  串口初速化

A.    串口初始化的流程

l  設置I/O引腳鏈接到UART0

l  設置串口波特率

l  設置串口工做模式

B.     串口初始化須要設置的寄存器

l  U0LCR(控制寄存器)：設置UART0的通訊格式。

l  U0DLL,U0DLM(寄存器)：設置UART0的通訊波特率。

C.     具體寄存器的設置

(1) U0LCR(線控制寄存器)

l  做用：設置通訊格式（通訊字符長度，中止位個數，奇偶校驗位

l  長度：8位寄存器

l  各位寄存器的含義：

第[1 ,0]位: 表示字長

00：表示5位字長

01：表示6位字符長度

10：表示7位字符長度

11：表示8位字符長度

第2位: 表示中止位選擇

         ：1箇中止位

 1：2箇中止位

3位：表示奇偶使能

：禁止奇偶產生和校驗

1：使能奇偶產生和校驗

注：奇偶使能：控制是否進行奇偶校驗。若是使能，發送時將添加一位校驗位。

第[5 4]位：表示奇偶選擇位

       00：奇數(數據位+校驗位=奇數)

       01：偶數(數據位+校驗位=偶數)

       10：校驗位強制爲1

       11：校驗位強制爲

注：奇偶選擇主要是設置奇偶校驗類型。

   第6位：間隔控制

                  ：禁止間隔發送

                  1：使能間隔發送

注：當該位爲1時，輸出引腳(TxD0)強制爲邏輯，能夠引發通訊對方產生間隔中斷。在一些通訊方式中，使用間隔中斷做爲通訊的起始信號(eg:LIN Bus)      

   第7位：除數鎖存訪問位

        ：禁止訪問除數鎖存寄存器

        1：始能訪問除數鎖存寄存器

(2) U0DLL,U0DLM(除數鎖存寄存器)

l  做用：U0DLL和U0DLM寄存器一塊兒構成一個16位除數。

l  U0DLL和U0DLM都爲8位寄存器。

l  U0DLL：存放分頻值的低8位

l  U0DLM：存放分頻值的高8位。

注：

Ø  1.使用U0DLL和U0DLM配置波特率以前，必須先計算分頻值。

Fdiv=Fpclk/(16*baud)

Ø  2.使用U0DLL和U0DLM配置波特率以前必須把U0LCR控制寄存器的第8位置爲1才能進行配置。配置完後要把U0LCR控制寄存器的第8位置位。

2>  串口初始化化程序

A方法一：

/**********************************************************

* 做者：tiger-john

* 時間：2011年1月17日

* 名稱：UART0_Init()

* 功能：UART0初始化(通信波特率115200，8位數據位，1位中止

        位，無奇偶校驗)

* 入口參數：bps     串口波特率

* 出口參數：無**********************************************************/

void     UART0_Init(uint32 bps)

{

 

    uint16  Fdiv;

    PINSEL0=0x00000005;  //設置串口引腳

    U0LCR=0x83; //置爲除數鎖存位，進行配置

    Fdiv=(Fpclk>>4)/UART0_BPS;

    U0DLM=Fdiv>>8;

    U0DLL=Fdiv&0xff;

    U0LCR=0x03;         //清除除數鎖存位，並設置工做模式

    }

B．方法二：

/**********************************************************

* 做者：tiger-john

* 時間：2011年1月17日

* 名    稱：UART0_Init()

* 功    能：初始化串口。設置其工做模式及波特率。

* 入口參數：baud                波特率

*          set          模式設置(UARTMODE數據結構)

* 出口參數：返回值爲1時表示初化成功，爲表除參數出錯********************************************************/

/* 定義串口模式設置數據結構 */

typedef  struct  UartMode

{   uint8 datab;           // 字長度，5/6/7/8

    uint8 stopb;           // 中止位，1/2

    uint8 parity;      // 奇偶校驗位，爲無校驗，1奇數校驗，2爲偶數校驗

}   UARTMODE;

uint8  UART0_Init(uint32 baud, UARTMODE set)

{   uint32  bak;

  

    /* 參數過濾 */

    if( (0==baud)||(baud>115200) )

    {

        return(0);

    }

    if( (set.datab<5)||(set.datab>8) )

    {

        return(0);

    }

    if( (0==set.stopb)||(set.stopb>2) )

    {

        return(0);

    }

    if( set.parity>4 )

    {

        return(0);

    }

 

    /* 設置串口波特率 */

    U0LCR = 0x80;                    // DLAB位置1

    bak = (Fpclk>>4)/baud;

    U0DLM = bak>>8;

    U0DLL = bak&0xff;

  

    /* 設置串口模式 */

    bak = set.datab-5;                // 設置字長度

    if(2==set.stopb)

    {

       bak |= 0x04;                      // 判斷是否爲2位中止位 

    }

    if(0!=set.parity)

    {

        set.parity = set.parity-1;

        bak |= 0x08;

    }

    bak |= set.parity<<4;           // 設置奇偶校驗

    U0LCR = bak;

 

    return(1);

}

2.     串口接收數據

用輪循方式接收數據

1>CPU經過串口接收數據時各個寄存器之間的關係

 

 

2>串口接受數據的流程：

l  循環檢測U0RBR是否有未讀取的數據。

l  若是有數據到來，則接收數據。

3>相關寄存器配置

(1) U0LSR(線狀態寄存器)

l  做用：只讀寄存器，它提供UART0發送和接收模塊的狀態信息。

l  長度：8位寄存器。

l  各位寄存器的含義：

A．位：表示接收數據就緒

置表示U0RBR爲空

置1表示U0RBR包含有效數據

注：當U0RBR包含未讀的字符時，第位被置位；當UART0的U0RBR或FIFO爲空時，第位置零。

B.第1位：溢出錯誤。

置：溢出錯誤狀態未激活

置1：溢出錯誤狀態激活

注：溢出錯誤條件在錯誤發生後當即設置。對U0LSR讀操做將清零第1位。當UART0的RSR已經有新的字符就緒，而UART0  RBR或FIFO已滿時，第一位置1.此時的UART0 RBR或FIFO不會被覆蓋，UART0 的RSR中的字符將丟失。

C.第2位：奇偶錯誤。

置：奇偶錯誤狀態未激活

置1：奇偶錯誤狀態激活

注：

²  當接收字符的奇偶位處於錯誤狀態時產生一個奇偶錯誤。對U0LSR讀操做清零該位。

²  奇偶錯誤檢測時間取決於U0FCR的bit0。奇偶錯誤與UART0 的RBR，FIFO中讀出的字符相關。

D.第3位：幀錯誤

       置：幀錯誤狀態未激活。

                 置1：幀錯誤狀態激活

                 注：

²  當接收字符的中止位爲時,產生幀錯誤。對讀操做U0LSR清零該位。

²  幀錯誤檢測時間取決於U0FCR的bit0.

²  幀錯誤與UART0的RBR，FIFO中讀出的字符相關。當檢測到一個幀錯誤時，Rx將嘗試與數據從新同步並假設錯誤的中止位實際是一個超前的起始位。但即便沒有出現幀錯誤，它也不能假設下一個接收到的字節是正確的。

E.第四位：間隔中斷

置：間隔中斷狀態未激活

置1：間隔中斷狀態狀態激活

注：

²  在發送整個字符（起始位，數據，奇偶位和中止位）過程當中RXD0若是都保持邏輯，則產生間隔中斷。

²  當檢測到中斷條件時，接收器當即進入空閒狀態直到RXD0變爲全1狀態。

²  讀操做U0LSR清零該狀態位。

²  間隔檢測的時間取決於U0FCR的bit0.

²  間隔中斷與UART0的RBR或FIFO中讀出的字符相關。

F．第五位:發送保持寄存器空

      置：表示U0THR包含有效數據

置1：表示U0THR空

注：

²  當檢測到UART0 的THR空時，THRE置位。

²  對U0THR寫操做清零該位。

G.第6位：表示發送器空

置：U0THR和或U0TSR包含有效數據。

置1：U0THR和U0TSR空

注：

²  當U0THR和U0TSR都爲空時，該位置1

²  當U0TSR或U0THR包含有效數據時，該位清零。

H第7位：表示Rx FIFO 錯誤。

置：U0RBR中沒有UART0 Rx錯誤，或U0FCR的bit爲0.

置1：U0RBR包含至少一個UART0 Rx錯誤。

注：

²  當一個帶有Rx錯誤（例如幀錯誤，奇偶錯誤或間隔中斷）的字符裝入U0RBR時，該位置1.

²  當讀取U0LSR寄存器而且UART0的FIFO中再也不有錯誤時，該位置零。

(2) U0RBR(接收器緩衝寄存器)

l  做用：只讀寄存器，是UART0 Rx FIFO的最高字節。它包含了最先接收到的字符，可經過總線接口讀出。串口接收數據時低位在先，即U0RBR的bit0爲最先接收到的數據位。若是接收到的數據小於8位，未使用的MSB填充爲0.

l  長度：8位寄存器。

4＞串口接收數據程序

/**********************************************************

* 做    者：tiger-john

* 時    間：2011年1月17日

* 名    稱：            UART0_RcvByte

* 功    能：            用查詢方式接收一字節的數據

* 入口參數：            無

* 出口參數：            data              要接收的數據

**********************************************************/

uint8     UART0_RcvByte(void)

{

uint8 rcv_data ;

while((U0LSR&0X01)==0);         //等待數據到達

        rcv_data = U0RBR;       //從U0RBR中讀出接收到的數據

return  rcv_data;               //返回接收到的數據

}

 

3.     串口發送數據

1>  用CPU經過串口發送數據時，各寄存器之間的關係

2>  串口發送數據時的流程

l  將要發送的一字節數據寫入U0THR

l  等待數據發送完畢

3>  相關寄存器配置

（1）U0THR(發送保持寄存器)

l  最用：只寫寄存器。U0THR是UART0 Tx FIFO的最高字節。它包含了Tx FIFO 中最新的字符，可經過總線接口寫入。串口發送數據時，低位在先，bit0表明最早發送的位。

l  長度：8位寄存器

（2）U0LSR(線狀態寄存器)

在上面已經介紹，在此步再涉及。

4>  串口發送數據程序

/**********************************************************

* 做    者：tiger-john

* 時    間：2011年1月17日

* 名    稱：            UART0_SendByte

* 功    能：            向串口發送字節數據，並等待發送完畢。

* 入口參數：            data              要發送的數據

* 出口參數：            無

**********************************************************/

void       UART0_SendByte(uint8 data)

{

U0THR = data;                

while(0 == (U0LSR & 0x40));

 

｝

4.    完整的程序事例：

用輪訓方式實現接收上位機數據，並把數據再發送給上位機。

view plain
  1. /****************************************Copyright (c)************************************************** 
  2. **                                       西安郵電學院 
  3. **                                      graduate school 
  4. **                                       XNMS實驗室 
  5. **                                      Author:冀博 
  6. **                                      Time:2011年1月20日 
  7. **                                 http://blog.csdn.net/tigerjb 
  8. ** 
  9. **--------------File Info------------------------------------------------------------------------------- 
  10. ** File name:           UART0_while 
  11. ** Last modified Date:  2011-01-20 
  12. ** Last Version:        1.0 
  13. ** Descriptions:        經過上位機給串口發送8字節數據，ARM2200接收到串口數據後，把數據又發送回上位機 
  14. **------------------------------------------------------------------------------------------------------*/  
  15.   
  16. /****************************************************************************** 
  17. ** Modified by:         TIGER0-JOHN 
  18. ** Modified date:       2011-1-21 
  19. ** Version:             1.1   
  20. ** Descriptions:        測試成功 ，在上面上發送16進制數時，每一個之間用空格隔開 
  21.                         不加前綴 
  22. ****************************************************************************/  
  23.  
  24.  
  25.  
  26.  
  27. #include "config.h"  
  28.   
  29. /**************************************************************************** 
  30. * 名    稱：   DelayNS() 
  31. * 功    能：   長軟件延時 
  32. * 入口參數： dly     延時參數，值越大，延時越久 
  33. * 出口參數： 無 
  34. ****************************************************************************/  
  35. void  DelayNS(uint32  dly)  
  36. {    
  37.     uint32  i;  
  38.       
  39.     for(; dly>0; dly--)   
  40.     {  
  41.         for(i=0; i<5000; i++);  
  42.     }  
  43.   
  44. }  
  45. /********************************************************** 
  46. * 名稱：       UART0_Init() 
  47. * 功能：       UART0初始化(通信波特率115200，8位數據位， 
  48.                 1位中止位，無奇偶校驗) 
  49. * 入口參數： bps     串口波特率 
  50. * 出口參數： 無 
  51. **********************************************************/  
  52. void  UART0_Init(uint32 bps)  
  53. {    
  54.     uint16 Fdiv;  
  55.     PINSEL0 = 0x00000005;               //設置串口引腳  
  56.     U0LCR = 0x83;                       //置爲除數鎖存位，進行配置  
  57.     Fdiv = (Fpclk >> 4) / bps;            // 設置波特率  
  58.     U0DLM = Fdiv >> 8;                              
  59.     U0DLL = Fdiv & 0xff;                          
  60.     U0LCR = 0x03;                      //清除除數鎖存位，並設置工做模式  
  61.   
  62. }  
  63.   
  64. /********************************************************** 
  65. * 名    稱：            UART0_RcvByte 
  66. * 功    能：            用查詢方式接收一字節的數據 
  67. * 入口參數：            無 
  68. * 出口參數：            data              要接收的數據 
  69. **********************************************************/  
  70. uint8   UART0_RcvByte(void)  
  71. {  
  72.     uint8 rcv_data ;  
  73.     while((U0LSR&0X01)==0);         //等待數據到達  
  74.     rcv_data = U0RBR;               //從U0RBR中讀出接收到的數據  
  75.     return  rcv_data;               //返回接收到的數據  
  76.   
  77. }  
  78. /********************************************************** 
  79. * 名    稱：            UART0_SendByte 
  80. * 功    能：            向串口發送字節數據，並等待發送完畢。 
  81. * 入口參數：            data              要發送的數據 
  82. * 出口參數：            無 
  83. **********************************************************/  
  84. void   UART0_SendByte(uint8 data)  
  85. {  
  86.         U0THR = data;                   
  87.         while(0 == (U0LSR & 0x40));  
  88. }  
  89. /********************************************************** 
  90. * 名稱：       UART0_RecBuf() 
  91. * 功能：       接收串口發送過來的幀數據，            
  92. * 入口參數： *buffer  存放一幀數據 
  93. * 出口參數： 無 
  94. **********************************************************/  
  95. void UART0_RecBuf (uint8 *buffer)  
  96. {  
  97.     uint8 *pbuffer;  
  98.     uint8  i;  
  99.     for(pbuffer = buffer, i = 0;i < 8; i++)  
  100.      {  
  101.         *(pbuffer++) = UART0_RcvByte();  
  102.      }  
  103. }  
  104. /********************************************************** 
  105. * 名稱：       UART0_SendBuf() 
  106. * 功能：       經過串口發送一幀數據 
  107. * 入口參數： *buffer  存放一幀數據 
  108. * 出口參數： 無 
  109. **********************************************************/  
  110. void UART0_SendBuf(uint8 *buffer)  
  111. {  
  112.     uint8 *pbuffer;  
  113.     uint8 i;  
  114.     for(pbuffer = buffer,i=0;i < 8; i++)  
  115.     UART0_SendByte(*(pbuffer++));  
  116. }  
  117.   
  118. int main (void)  
  119. {   
  120.     uint8 recver_buffer[8];                                           //定義接收幀緩衝區  
  121.     uint8 send_buffer[8] ={0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27};  //定義發送幀緩衝區  
  122.     UART0_Init(115200);  
  123.     while(1)  
  124.     {  
  125.       UART0_RecBuf(recver_buffer);     
  126.       DelayNS(10);  
  127.      if(0x10 ==recver_buffer[0] && 0x11 == recver_buffer[1])  
  128.      UART0_SendBuf(recver_buffer);  
  129.      else  
  130.      UART0_SendBuf(send_buffer);  
  131.      }      
  132.      return 0;  
  133. }  
  134. /********************************************************************************************************* 
  135. **                            End Of File 
  136. ********************************************************************************************************/  
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