嵌入式应用开发实验指导书 (1)

实验一基本接口实验（一）

[实验设备]

1.JXARM9-2410教学实验箱

2.ADT1000仿真器和ADT IDE集成开发环境

3.串口、并口连接线

[实验目的]

1.掌握ARM的串行口工作原理，编程实现ARM的UART通讯；

2.掌握嵌入式系统中断的处理流程和ARM中断编程；

3.在ADT环境下如何建立工程，对工程进行正确的设置。添加相应文件（汇编、脚本、.c 源文件等）

[实验内容一]

实现查询方式串口的收发功能。接收来自串口（通过超级终端）的字符并将接收到的字符发送到超级终端。

[预备知识]

1.了解ADT集成开发环境的基本功能

2.学习串口通讯的基本知识

3. 熟悉S3C2410串口有关的寄存器

[基础知识]

串行通信接口电路组成

1.可编程的串行接口芯片

2.波特率发生器

3.EIA与TTL电平转换器

4.地址译码电路

通信协议：

1.异步协议

2.同步协议

异步串行通讯

异步串行方式是将传输数据的每个字符一位接一位(例如先低位、后高位)地传送。

数据的各不同位可以分时使用同一传输通道，因此串行I/O 可以减少信号连线，最少用一对线即可进行。

接收方对于同一根线上一连串的数字信号，首先要分割成位，再按位组成字符。为了恢复发送的信息，双方必须协调工作。

在微型计算机中大量使用异步串行I/O 方式，双方使用各自的时钟信号，而且允许时钟频率有一定误差，因此实现较容易。但是由于每个字符都要独立确定起始和结束(即每个字符都要重新同步)，字符和字符间还可能有长度不定的空闲时间，因此效率较低。

异步串行通信中的字符传送格式

开始前，线路处于空闲状态，送出连续“1”。传送开始时首先发一个“0”

作为起始位，然后出现在通信线上的是字符的二进制编码数据。

每个字符的数据位长可以约定为5位、6位、7位或8位，一般采用ASCII编码。后面是奇偶校验位，根据约定，用奇偶校验位将所传字符中为“1”的位数凑成奇数个或偶数个。也可以约定不要奇偶校验，这样就取消奇偶校验位。

最后是表示停止位的“1”信号，这个停止位可以约定持续1 位、1.5 位或2 位的时间宽度。

至此一个字符传送完毕，线路又进入空闲，持续为“1”。经过一段随机的时间后，下一个字符开始传送才又发出起始位。

每一个数据位的宽度等于传送波特率的倒数。微机异步串行通信中，常用的波特率为110，150，300，600，1200，2400，4800，9600 等。

DB-25 DB-9引脚定义

DB-25 DB-9引脚说明

RS-232C接口通信的两种基本连接方式

信号电平规定

1.EIA电平：双极性信号逻辑电平, 它是一套负逻辑定义

2.-3V到-25V之间的电平表示逻辑“1”

3.+3V到+25V之间的电平表示逻辑“0”

4.TTL电平：计算机内部(S3C2410)使用TTL电平

5.电平转换电路：常用专门的RS-232接口芯片，如SP3232、SP3220等，在TTL电平和

EIA电平之间实现相互转换。

S3C2410异步串行口控制器

1.S3C2410自带三个异步串行口控制器

2.每个控制器有16字节的FIFO（先入先出寄存器）

3.最大波特率115.2K

4.每个UART有7种状态：溢出错误，校验错误，帧错误，暂停态，接收缓冲区准备好，

发送缓冲区空，发送移位缓冲器空，这些状态可以由相应的UTRSTATn或UERSTATn 寄存器表示，并且与发送接收缓冲区相对应的有错误缓冲区

5.波特率的大小可以通过设置波特率寄存器（UBRDIVn）控制，计算公式如下：

使用PCLK时的计算公式如下：

UBRDIVn = (int)[PCLK/(波特率×16)]–1

使用UCLK时的计算公式如下：

UBRDIVn = (int)[UCLK/(波特率×16)]–1

例如：使用PCLK，在40 MHz的情况下，当波特率取115 200 bps时，

UBRDIVn = (int)[/(×16)]–1 = 20

[实验步骤]

1、建立一个串口UART工程。

2、编写编写主函数，并保存为main.c文件，将该文件加入到工程中。主函数中包括以下功能：

（1）串口初始化

/* 配置系统时钟*/

ChangeClockDivider(1,1); // 1:2:4

ChangeMPllValue(0xa1,0x3,0x1); // FCLK=202.8MHz

/* 初始化端口*/

3

Port_Init();

/* 初始化串口*/

Uart_Init(0,);

Uart_Select(0);

（2）发送数据

unsigned char ch = 'a';

ch = Uart_Getch();

（3）接收数据

Uart_SendByte(ch)

4、编译、下载运行程序查看程序是否正常。实现从键盘键入字符在屏幕显示功能。

[试验内容二]

编写中断处理程序，处理外部中断。

[基础知识]

CPU与外设之间传输数据的控制方式

1、查询方式

查询方式的优点是硬件开销小，使用起来比较简单，但在此方式下，CPU要不断地查询外设的状态，当外设未准备好时，CPU就只能循环等待，不能执行其它程序，这样就浪费了CPU的大量时间，降低了CPU的利用率。

2、中断方式

当CPU进行主程序操作时，外设的数据已存入输入端口的数据寄存器；或端口的数据输出寄存器已空，由外设通过接口电路向CPU发出中断请求信号，CPU在满足一定的条件下，暂停执行当前正在执行的主程序，转入执行相应能够进行输入/输出操作的子程序，待输入/输出操作执行完毕之后CPU再返回并继续执行原来被中断的主程序。这样CPU就避免了把大量时间耗费在等待、查询状态信号的操作上，使其工作效率得以大大地提高

3、DMA方式

当高速外设要与系统内存或者要在系统内存的不同区域之间，进行大量数据的快速传送时，查询方式和中断方式可能不能满足要求，直接存储器存取(DMA)就是为解决这个问题提出的采用DMA方式，在一定时间段内，由DMA控制器取代CPU，获得总线控制权，来实现内存与外设或者内存的不同区域之间大量数据的快速传送。

中断处理示意图

向CPU发出中断请求的设备或事件称为中断源，断点处产生中断请求，CPU执行中断流程，响应中断，并执行用户定义的中断服务子程序处理完毕，执行中断返回动作，主程序继续运行。

中断响应

中断源向CPU发出中断请求，若优先级别最高，CPU在满足一定的条件下，可以中断当前程序的运行，保护好被中断的主程序的断点及现场信息。然后，根据中断源提供的信息，找到中断服务子程序的入口地址，转去执行新的程序段，这就是中断响应。