PC与ARM嵌入式系统间串口通信功能的实现
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＋５Ｖ Ｃ ５４
１ｕｔ ＴＸ Ｄ ＳＡ ＴＸ Ｄ ＳＢ Ｒ Ｘ Ｄ ＳＡ
Ｒ Ｘ Ｄ ＳＢ
Ｃ ４２ １ｕｆ ＋
陈竞：硕士生
中国自控网：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａ ｕｔｏｃｏｎｔｒｏｌ．ｃｏｍ．ｃｎ
－ ５６ － １２０ 元 ／ 年 邮局订阅号：８２－９４６
３ 串口通信模块程序设计
我们在 ＡＲＭ 嵌入式系统串口通信模块的开发过
定接收或发送缓存大小后不需要再占用 ＡＲＭ 内核，
｛
自动接收或发送数据的控制方式。驱动函数编写相对
／／如果上次包发送成功但握手失败的情况下
简单，在此就不具体说明，如果需要了解请查询请参
ｉｆ（Ｂａｃｋｐａｃｋａｇｅ．ＭＳＧＩＤ ！ ＝ ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ．ＭＳＧＩＤ）
考文献。
Ｃｈｅｃｋ ＝ ＣＭＤＣｈｅｃｋ（＆ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ）；
３ 仿真结果
社，２００３ ［２］Ｂｈａｓｋｅｒ Ｊ． Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｒｉｍｅｒ［Ｍ］． Ｌｏｎｄｏｎ， ＵＫ： Ｓｔａｒ Ｇａｌａｘｙ； １９９８． ［３］Ｌｉａｋｏｔ Ａｌｉ，Ｒｏｓｌｉｎａ Ｓｉｄｅｋ，Ｉｓｈａｋ Ａｒｉｓ，Ａｌａｕｄｄｉｎ Ｍｏｈｄ． Ａｌｉ，Ｂａｍｂａｎｇ Ｓｕｎａｒｙｏ Ｓｕｐａｒｊｏ．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｍｉｃｒｏ － ＵＡＲＴ ｆｏｒ ＳｏＣ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ［Ｊ］．Ｉｎ： Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ３０ （２００４） ２５７–２６８．
Ｐ２２／Ｒ Ｘ Ｄ １ Ｒ ２Ｏ Ｕ Ｔ Ｒ ２ＩＮ ＧＮＤ ＶＥＥ
Ｐ２４／Ｂ Ｍ Ｓ ７８ Ｐ２４／Ｂ Ｍ Ｓ ７９ Ｐ２５／Ｍ Ｃ Ｋ Ｏ
Ｐ２５／Ｍ Ｃ Ｋ Ｏ
Ｍ Ａ Ｘ ２３２
Ｐ２６／Ｎ Ｃ Ｓ２ ８０ Ｐ２６／Ｎ Ｃ Ｓ２
Ａ Ｔ９１Ｍ ４０８００ Ｒ Ｓ２３２接口
图 １ 系统框图
Ｃ ４１ １ｕｆ
ＣＯＭ＿ＰＤＣ＿Ｒｅｃｖ （Ｃｏｍ， ＆ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ， ｓｉｚｅｏｆ（ｒｅｃ－ 了的函数，一定要在使用完毕后使用 ｆｒｅｅ 函数释放空
ｐａｃｋａｇｅ））；
间，否则可能引起内存泄漏，系统崩溃。
ｗｈｉｌｅ（！ ＣＯＭ＿ＣｈｅｃｋＥＮＤＲＸ（Ｃｏｍ））
第三，如果在一些经常调用且需要快速处理的模
｛
块，考虑使用汇编完成。
｝
ＰａｃｋｅｔＳｅｎｄＳｔｒｕｃｔ ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ； ＰａｃｋｅｔＢａｃｋＳｔｒｕｃｔ Ｂａｃｋｐａｃｋａｇｅ；
４ 开发体会
按上位机和下位机约定的波特率打开选定串口
笔者在使用 ＩＡＲ 开发 ＡＲＭ 串口通信模块时有以
后，采用下位机等待接收，上位机主动发包的方式，代 下几点开发体会：
码如下：
第一，对于嵌入式系统，特别是没有内存管理模
ＡＴ９１Ｍ４０８００ 芯片（ＡＲＭ７ＴＤＭＩ 内核）为主芯片的嵌入
式系统进行软件开发，获得了成功，此文重点介绍其
中的串口通信模块设计方案和具体实现。
２ 系统框图简介
ＡＴ９１Ｍ４０８００ 芯片带有 ＵＳＡＲＴ 接口，芯片具体资 料请查阅参考资料，在此使用 ＵＳＡＲＴ 接口与 ＭＡＸ２３２ 芯片实现串口功能，系统框图如下图 １ 所示。
｝ ｅｌｓｅ ／／校验失败继续
术
ｃｈａｒ Ｄａｔａ［ＭＡＸ＿ＳＩＺＥ＿ＰＡＧＥ］； ／／数据包所带内容 ｛
创
ｕｎｓｉｇｎｅｄ Ｖｅｒｉｆｙ； ／／校验位
ＶｅｒｉｆｙＤａｔａ ＝ ０；
｝ ＰａｃｋｅｔＳｅｎｄＳｔｒｕｃｔ； ／／上位机发送包结构
ＴｉｍｅＦｌａｇｅ＋＋；
新
ｔｙｐｅｄｅｆ ｓｔｒｕｃｔ
ｉｆ（ＴｉｍｅＦｌａｇｅ＞＝ＲｅｔｒｙＴｉｍｅ）
｛
ｒｅｔｕｒｎ；
ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ＭＳＧＩＤ；
／／应 答 包 标 号 ，
ｃｏｎｔｉｎｕｅ；
一般等于最近接收正确包标号
｝
ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ＢａｃｋＤａｔａ；
／／应答控制命令
／／将所得信息按照要求进行处理
ｕｎｓｉｇｎｅｄ Ｖｅｒｉｆｙ；
／／校验位
．．．．．．．．．．
｝ ＰａｃｋｅｔＢａｃｋＳｔｒｕｃｔ；
＃ｉｆｄｅｆ ＵＳＥ＿ＷＤ
第四，在 ＩＡＲ 使用 ｒｅｌｅａｓｅ 方式编译完毕后，会在
ＷＤ＿Ｒｅｓｅｔ（）；
此工程目录下生成 ｒｅｌｅａｓｅ 目录，此目录下的 ｅｘｅ 目录
＃ｅｎｄｉｆ
即生成目标文件，而 ｌｉｓｔ 目录下的 ＊．ｍａｐ 文件包含了
｝
按照内存配置文件编译后目标文件的具体内存使用
情况，可以参照里面的信息判断是否存在（见 １１３ 页）
６７ Ｐ１３／ＳＣ Ｋ ０ Ｐ１３／ＳＣ Ｋ ０
Ｐ１４／ＴＸ Ｄ ０／Ｎ ＴＲ ０ ６８ Ｐ１４／ＴＸ Ｄ ０
Ｃ ４０
Ｐ１５／Ｒ Ｘ Ｄ ０ ６９ Ｐ１３／Ｒ Ｘ Ｄ ０
１ｕｆ
Ｃ １＋ Ｖ Ｄ Ｄ
Ｐ１６ ７０ Ｐ１６
Ｃ １－ Ｖ Ｃ Ｃ
Ｐ１７ ７１ Ｐ１７ Ｐ１８ ７２ Ｐ１８
７３ Ｐ１９ Ｐ１９
１ｕｆ
文 献 标 识 码 ：Ａ
文章编号：１００８－ ０５７０（２００５）８－ ２－ ００５６－ ０２
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆｔｅｎ ｎｅｅｄｓ ｓｅｒｉａｌ ｐｏｒｔ ｃｏｍｍｕｎｉｃａ－
ｔｉｏｎ ｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｗｉｌｌ ｓｈｏｗ ｈｏｗ
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中文核心期刊《 微计算机信息》（嵌入式与 Ｓ Ｏ Ｃ ）２００５ 年第 ２１ 卷第 ８－２ 期
PC与 ARM 嵌入式系统间串口通信功能的实现
Ｓ ｅ ｒｉａ ｌ Ｐｏ ｒｔ Ｃｏ ｍ ｍ ｕ ｎ ｉｃａ ｔｉｏ ｎ Ｂｅ ｔｗ ｅ ｅ ｎ ＰＣ ａ ｎ ｄ ＡＲＭ Ｅｍ ｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ Ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ
统的堆栈空间有限且不能由操作系统负责回收调度，
所以 ｍａｌｌｏｃ、ｆｒｅｅ 这样的函数使用必须非常谨慎；同时
也尽量不要多层函数嵌套和递归，否则可能造成堆栈
溢出，引起程序异常。
显示通道选择菜单
设置滚屏
等待按键
ＣＯＭ １ ＣＯＭ ２
是
上下键 按下何键 Ｅ ＳＣ 返回
Ｅ ｒｕｔｅｒ
设置通过相应 通道接收数据
Ｃ ２＋
Ｃ
５３
Ｐ１４／ＴＸ
Ｄ
０
Ｃ ２－ Ｔ１ＩＮ
Ｔ１０Ｕ Ｔ
Ｐ２０／ＳＣ Ｋ １ ７４ Ｐ２０／ＳＣ Ｋ １
Ｐ２１／ＴＸ Ｄ １／Ｎ ＴＲ １ Ｔ２ＩＮ Ｔ２Ｏ Ｕ Ｔ
Ｐ２１／ＴＸ Ｄ １／Ｎ ＴＲ １ ７５ Ｐ２１／ＴＸ Ｄ １／Ｎ ＴＲ １ Ｐ１５／Ｒ Ｘ Ｄ ０ Ｒ １Ｏ Ｕ Ｔ Ｒ １ＩＮ
Ｐ２２／Ｒ Ｘ Ｄ １ ７６ Ｐ２２／Ｒ Ｘ Ｄ １ Ｐ２３ ７７ Ｐ２３
技 ｔｏ ｕｓｅ ｔｈｅ ＩＡＲ ＡＲＭ Ｃ－ ＳＰＹ Ｍａｃｒａｉｇｏｒ ＪＴＡＧ ｄｒｉｖｅｒ ａｎｄ ｈｏｗ ｔｏ
ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ ｗｉｔｈ ＰＣ ｗｉｔｈｏｕｔ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ．
术 Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｓｙｓｔｅｍ； ＡＲＭ； ｓｅｒ ｉａｌ ｐｏｒ ｔ ｃｏｍｍｕｎｉｃａ－ ｔｉｏｎ
创
新
１ 引言
在当前嵌入式系统设计中，以 ＡＲＭ 为内核的处
理器芯片已经成为了开发的主流。为了降低开发成本
和开发难度，常选择不加载操作系统。本文选择 ＩＡＲ
（ＩＡＲ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ）开发平台，在不加载操作
系 统 的 前 提 下 ， 使 用 Ｃ 语 言 对 以 ＡＴＭＥＬ 公 司 的
程中，采用了 ＩＡＲ（ＩＡＲ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ）开发平
台。使用 ＩＡＲ 集成交叉开发环境 Ｃ 语言设计开发与
ＰＣ 上的 Ｃ 语言程序设计开发有许多不同之处。虽然
ＩＡＲ 提供了大部分的标准 Ｃ 语言函数库（包括 ｓｔｄｉｏ、
ｓｔｒｉｎｇ、ｍａｔｈ、ｓｔｄｌｉｂ 等），但由于没有操作系统支持，系
因为下位机 ＡＲＭ 运行速度大大低于上位机 ＰＣ，
／／根据控制命令进行控制
所以这里串口通信采用了上位机主动发包，下位机等
ｉｆ（（Ｃｈｅｃｋ ＝＝ ＣＭＤＤＯＷＮＦＩＮＩＳＨ） ｜｜
待的方式。下位机和上位机软件流程图如图 ２ 所示：
（（ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ．ＣＭＤ＆ＣＭＤＤＯＷＮＦＩＮＩＳＨ） ＝＝
在这里为了达到通信要求我们自定义了通信数 ＣＭＤＤＯＷＮＦＩＮＩＳＨ））
电 话 ：０１０－６２１３２４３６ ，６２１９２６１６（Ｔ／Ｆ ） 《 现场总线技术应用 ２００ 例》
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Ｐ ＬＤ／ＣＰ ＬＤ／ＦＰ ＧＡ设计应用
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控制信号复杂，设计难度大，调试不方便，所以在大规 模数字电路设计中显得很不适用。而利用状态机实现 正好克服了这些缺点，明显加快了设计流程，是复杂 系统设计的重要手段。
电 话 ：０１０－６２１３２４３６ ，６２１９２６１６（Ｔ／Ｆ ） 《 变频器与软启动器应用 ２００ 例》
ＡＲ Ｍ应 用
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发送 ＣＯＭ＿ＰＤＣ＿Ｓｅｎｄ（）、ＰＤＣ 模式接收 ＣＯＭ＿ＰＤＣ＿
ｆｏｒ （ｉ ＝ ０； ｉ ＜ ｓｉｚｅｏｆ （ＰａｃｋｅｔＳｅｎｄＳｔｒｕｃｔ）／ｓｉｚｅｏｆ（ｕｎ－
（华中科技大学）陈 竞 刘 玉 熊 祖 彪
Ｃｈｅｎ ，Ｊ ｉｎｇ Ｌｉｕ ，Ｙｕ Ｘｉｏｎｇ ，Ｚｕｂｉａｏ
摘 要 ：在 工 业 控 制 场 合 ，常 会 要 求 嵌 入 式 微 机 系 统 实 现 串 口
通 信 的 功 能 ， 介 绍 ＩＡＲ 软 件 平 台 和 简 易 ＪＴＡＧ 进 行 ＡＲＭ 内
核 的 嵌 入 式 系 统 开 发 。 我 们 用 ＡＴＭＥＬ 公 司 ＡＴ９１Ｍ４０８００ 搭
建一个嵌入式微机系统，圆满实现了没有操作系统支持的
串 口 通 信 功 能 ，文 中 详 细 介 绍 了 具 体 实 现 方 法 。
关 键 词 ：嵌 入 式 系 统 ，ＡＲ Ｍ ，串 口 通 信
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｐ ２７３＋．５
ｕｎｓｉｇｎｅｄ ＊ｐＳｅｎｄ ＝ （ｕｎｓｉｇｎｅｄ ＊） ＆ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ；
块（ＭＭＵ）的 ＡＲＭ７ＴＤＭＩ 内核系统，不要轻易申请类
．．．．．．．．．．．
似 ｉｎｔ ｂｕｆｆｅｒ［２０４８］ 这样的空间，开销太大，一下子申请
ｗｈｉｌｅ（１）
这么大的栈可能造成系统崩溃。
｛
第二，如果使用了 ｍａｌｌｏｃ 这样虽然 ＩＡＲ 已经提供
｛
（Ｂａｃｋｐａｃｋａｇｅ））；
ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ＭＳＧＩＤ； ／／发送包标号 ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ＣＭＤ； ／／控制命令标识此包的内容
．．．．．．．．．．．．．． ｝
技
ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ＤａｔａＳｔａｒｔ； ／／数据包起始 ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ＤａｔａＬｅｎｇｔｈ； ／／数据包长度
是否 Ｅ ＳＣ 否
有 有键按下？ 无否
接收完一帧？
处理帧数据
发送应答数据包 下位机
写入要发送的 命令入数据
发送数据包
接收数据包
否
否
正确接收包
是否超时
是 返回成功
是 返回失败
上位机
图 ２ 软件流程
在我们选用的 ＡＴ９１Ｍ４０８００ 芯片本身带有双 ＵＳ－ ＡＲＴ 接口，配合串行接口芯片 ＭＡＸ２３２ 共同实现串口 功能。要完成串口通信必先编写的驱动函数如：打开 串口 ＣＯＭ＿Ｏｐｅ（ ｎ ）、关闭串口 ＣＯＭ＿Ｃｌｏｓ（ｅ ）、ＰＤＣ 模式
Ｒｅｃ（ｖ ）、判断采用 ＰＣＤ 方式是否发送或接受数据完毕 ｓｉｇｎｅｄ） － １ ； ｉ＋＋）
的 ＣＯＭ＿ＣｈｅｃｋＥＮＤＲＸ（）和 ＣＯＭ＿ＣｈｅｃｋＥＮＤＴＸ（）等。
ＶｅｒｉｆｙＤａｔａ ＾＝ ＊ｐＳｅｎｄ ＋＋；
其中 ＰＤＣ 模式类似电脑中经常使用到的 ＤＭＡ，在设
ｉｆ（ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ．Ｖｅｒ百度文库ｆｙ＝＝ＶｅｒｉｆｙＤａｔａ） ／／比较校验位
状态寄存器模块的 ８ 位输出中低 ４ 位将 ＵＡＲＴ 的工作状态提供给 ＣＰＵ 读取，从低到高分别表示正在 发送、正在接收、发送完成和接收完成。
２．５ ＣＰＵ 接口模块 该模块是 ＵＡＲＴ 与 ＣＰＵ 相交互的部分，通过该模 块，在 ＣＰＵ 的控制信号 Ｃ 和外部读写信号 ＷＲ 以及 片选信号 ＣＳ 的共同作用下，向 ＵＡＲＴ 发出清除中断 信号，写使能信号和开始发送信号。同样也是利用有 限状态机来实现。
据包， 其中 ＭＡＸ＿ＳＩＺＥ＿ＰＡＧＥ 与波特率正比的一个常
｛
数，用于保证不同波特率下串口调整传送包大小，提
Ｂａｃｋｐａｃｋａｇｅ．ＭＳＧＩＤ ＝ ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ．ＭＳＧＩＤ；
高传输效率。
ＳｅｎｄＢａｃｋ（Ｃｈｅｃｋ）；
ｔｙｐｅｄｅｆ ｓｔｒｕｃｔ
ＣＯＭ＿ＰＤＣ＿Ｓｅｎｄ（Ｃｏｍ， ＆Ｂａｃｋｐａｃｋａｇｅ，ｓｉｚｅｏｆ
１ｕｔ ＴＸ Ｄ ＳＡ ＴＸ Ｄ ＳＢ Ｒ Ｘ Ｄ ＳＡ
Ｒ Ｘ Ｄ ＳＢ
Ｃ ４２ １ｕｆ ＋
陈竞：硕士生
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－ ５６ － １２０ 元 ／ 年 邮局订阅号：８２－９４６
３ 串口通信模块程序设计
我们在 ＡＲＭ 嵌入式系统串口通信模块的开发过
定接收或发送缓存大小后不需要再占用 ＡＲＭ 内核，
｛
自动接收或发送数据的控制方式。驱动函数编写相对
／／如果上次包发送成功但握手失败的情况下
简单，在此就不具体说明，如果需要了解请查询请参
ｉｆ（Ｂａｃｋｐａｃｋａｇｅ．ＭＳＧＩＤ ！ ＝ ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ．ＭＳＧＩＤ）
考文献。
Ｃｈｅｃｋ ＝ ＣＭＤＣｈｅｃｋ（＆ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ）；
３ 仿真结果
社，２００３ ［２］Ｂｈａｓｋｅｒ Ｊ． Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｒｉｍｅｒ［Ｍ］． Ｌｏｎｄｏｎ， ＵＫ： Ｓｔａｒ Ｇａｌａｘｙ； １９９８． ［３］Ｌｉａｋｏｔ Ａｌｉ，Ｒｏｓｌｉｎａ Ｓｉｄｅｋ，Ｉｓｈａｋ Ａｒｉｓ，Ａｌａｕｄｄｉｎ Ｍｏｈｄ． Ａｌｉ，Ｂａｍｂａｎｇ Ｓｕｎａｒｙｏ Ｓｕｐａｒｊｏ．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｍｉｃｒｏ － ＵＡＲＴ ｆｏｒ ＳｏＣ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ［Ｊ］．Ｉｎ： Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ３０ （２００４） ２５７–２６８．
Ｐ２２／Ｒ Ｘ Ｄ １ Ｒ ２Ｏ Ｕ Ｔ Ｒ ２ＩＮ ＧＮＤ ＶＥＥ
Ｐ２４／Ｂ Ｍ Ｓ ７８ Ｐ２４／Ｂ Ｍ Ｓ ７９ Ｐ２５／Ｍ Ｃ Ｋ Ｏ
Ｐ２５／Ｍ Ｃ Ｋ Ｏ
Ｍ Ａ Ｘ ２３２
Ｐ２６／Ｎ Ｃ Ｓ２ ８０ Ｐ２６／Ｎ Ｃ Ｓ２
Ａ Ｔ９１Ｍ ４０８００ Ｒ Ｓ２３２接口
图 １ 系统框图
Ｃ ４１ １ｕｆ
ＣＯＭ＿ＰＤＣ＿Ｒｅｃｖ （Ｃｏｍ， ＆ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ， ｓｉｚｅｏｆ（ｒｅｃ－ 了的函数，一定要在使用完毕后使用 ｆｒｅｅ 函数释放空
ｐａｃｋａｇｅ））；
间，否则可能引起内存泄漏，系统崩溃。
ｗｈｉｌｅ（！ ＣＯＭ＿ＣｈｅｃｋＥＮＤＲＸ（Ｃｏｍ））
第三，如果在一些经常调用且需要快速处理的模
｛
块，考虑使用汇编完成。
｝
ＰａｃｋｅｔＳｅｎｄＳｔｒｕｃｔ ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ； ＰａｃｋｅｔＢａｃｋＳｔｒｕｃｔ Ｂａｃｋｐａｃｋａｇｅ；
４ 开发体会
按上位机和下位机约定的波特率打开选定串口
笔者在使用 ＩＡＲ 开发 ＡＲＭ 串口通信模块时有以
后，采用下位机等待接收，上位机主动发包的方式，代 下几点开发体会：
码如下：
第一，对于嵌入式系统，特别是没有内存管理模
ＡＴ９１Ｍ４０８００ 芯片（ＡＲＭ７ＴＤＭＩ 内核）为主芯片的嵌入
式系统进行软件开发，获得了成功，此文重点介绍其
中的串口通信模块设计方案和具体实现。
２ 系统框图简介
ＡＴ９１Ｍ４０８００ 芯片带有 ＵＳＡＲＴ 接口，芯片具体资 料请查阅参考资料，在此使用 ＵＳＡＲＴ 接口与 ＭＡＸ２３２ 芯片实现串口功能，系统框图如下图 １ 所示。
｝ ｅｌｓｅ ／／校验失败继续
术
ｃｈａｒ Ｄａｔａ［ＭＡＸ＿ＳＩＺＥ＿ＰＡＧＥ］； ／／数据包所带内容 ｛
创
ｕｎｓｉｇｎｅｄ Ｖｅｒｉｆｙ； ／／校验位
ＶｅｒｉｆｙＤａｔａ ＝ ０；
｝ ＰａｃｋｅｔＳｅｎｄＳｔｒｕｃｔ； ／／上位机发送包结构
ＴｉｍｅＦｌａｇｅ＋＋；
新
ｔｙｐｅｄｅｆ ｓｔｒｕｃｔ
ｉｆ（ＴｉｍｅＦｌａｇｅ＞＝ＲｅｔｒｙＴｉｍｅ）
｛
ｒｅｔｕｒｎ；
ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ＭＳＧＩＤ；
／／应 答 包 标 号 ，
ｃｏｎｔｉｎｕｅ；
一般等于最近接收正确包标号
｝
ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ＢａｃｋＤａｔａ；
／／应答控制命令
／／将所得信息按照要求进行处理
ｕｎｓｉｇｎｅｄ Ｖｅｒｉｆｙ；
／／校验位
．．．．．．．．．．
｝ ＰａｃｋｅｔＢａｃｋＳｔｒｕｃｔ；
＃ｉｆｄｅｆ ＵＳＥ＿ＷＤ
第四，在 ＩＡＲ 使用 ｒｅｌｅａｓｅ 方式编译完毕后，会在
ＷＤ＿Ｒｅｓｅｔ（）；
此工程目录下生成 ｒｅｌｅａｓｅ 目录，此目录下的 ｅｘｅ 目录
＃ｅｎｄｉｆ
即生成目标文件，而 ｌｉｓｔ 目录下的 ＊．ｍａｐ 文件包含了
｝
按照内存配置文件编译后目标文件的具体内存使用
情况，可以参照里面的信息判断是否存在（见 １１３ 页）
６７ Ｐ１３／ＳＣ Ｋ ０ Ｐ１３／ＳＣ Ｋ ０
Ｐ１４／ＴＸ Ｄ ０／Ｎ ＴＲ ０ ６８ Ｐ１４／ＴＸ Ｄ ０
Ｃ ４０
Ｐ１５／Ｒ Ｘ Ｄ ０ ６９ Ｐ１３／Ｒ Ｘ Ｄ ０
１ｕｆ
Ｃ １＋ Ｖ Ｄ Ｄ
Ｐ１６ ７０ Ｐ１６
Ｃ １－ Ｖ Ｃ Ｃ
Ｐ１７ ７１ Ｐ１７ Ｐ１８ ７２ Ｐ１８
７３ Ｐ１９ Ｐ１９
１ｕｆ
文 献 标 识 码 ：Ａ
文章编号：１００８－ ０５７０（２００５）８－ ２－ ００５６－ ０２
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆｔｅｎ ｎｅｅｄｓ ｓｅｒｉａｌ ｐｏｒｔ ｃｏｍｍｕｎｉｃａ－
ｔｉｏｎ ｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｗｉｌｌ ｓｈｏｗ ｈｏｗ
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中文核心期刊《 微计算机信息》（嵌入式与 Ｓ Ｏ Ｃ ）２００５ 年第 ２１ 卷第 ８－２ 期
PC与 ARM 嵌入式系统间串口通信功能的实现
Ｓ ｅ ｒｉａ ｌ Ｐｏ ｒｔ Ｃｏ ｍ ｍ ｕ ｎ ｉｃａ ｔｉｏ ｎ Ｂｅ ｔｗ ｅ ｅ ｎ ＰＣ ａ ｎ ｄ ＡＲＭ Ｅｍ ｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ Ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ
统的堆栈空间有限且不能由操作系统负责回收调度，
所以 ｍａｌｌｏｃ、ｆｒｅｅ 这样的函数使用必须非常谨慎；同时
也尽量不要多层函数嵌套和递归，否则可能造成堆栈
溢出，引起程序异常。
显示通道选择菜单
设置滚屏
等待按键
ＣＯＭ １ ＣＯＭ ２
是
上下键 按下何键 Ｅ ＳＣ 返回
Ｅ ｒｕｔｅｒ
设置通过相应 通道接收数据
Ｃ ２＋
Ｃ
５３
Ｐ１４／ＴＸ
Ｄ
０
Ｃ ２－ Ｔ１ＩＮ
Ｔ１０Ｕ Ｔ
Ｐ２０／ＳＣ Ｋ １ ７４ Ｐ２０／ＳＣ Ｋ １
Ｐ２１／ＴＸ Ｄ １／Ｎ ＴＲ １ Ｔ２ＩＮ Ｔ２Ｏ Ｕ Ｔ
Ｐ２１／ＴＸ Ｄ １／Ｎ ＴＲ １ ７５ Ｐ２１／ＴＸ Ｄ １／Ｎ ＴＲ １ Ｐ１５／Ｒ Ｘ Ｄ ０ Ｒ １Ｏ Ｕ Ｔ Ｒ １ＩＮ
Ｐ２２／Ｒ Ｘ Ｄ １ ７６ Ｐ２２／Ｒ Ｘ Ｄ １ Ｐ２３ ７７ Ｐ２３
技 ｔｏ ｕｓｅ ｔｈｅ ＩＡＲ ＡＲＭ Ｃ－ ＳＰＹ Ｍａｃｒａｉｇｏｒ ＪＴＡＧ ｄｒｉｖｅｒ ａｎｄ ｈｏｗ ｔｏ
ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ ｗｉｔｈ ＰＣ ｗｉｔｈｏｕｔ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ．
术 Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｓｙｓｔｅｍ； ＡＲＭ； ｓｅｒ ｉａｌ ｐｏｒ ｔ ｃｏｍｍｕｎｉｃａ－ ｔｉｏｎ
创
新
１ 引言
在当前嵌入式系统设计中，以 ＡＲＭ 为内核的处
理器芯片已经成为了开发的主流。为了降低开发成本
和开发难度，常选择不加载操作系统。本文选择 ＩＡＲ
（ＩＡＲ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ）开发平台，在不加载操作
系 统 的 前 提 下 ， 使 用 Ｃ 语 言 对 以 ＡＴＭＥＬ 公 司 的
程中，采用了 ＩＡＲ（ＩＡＲ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ）开发平
台。使用 ＩＡＲ 集成交叉开发环境 Ｃ 语言设计开发与
ＰＣ 上的 Ｃ 语言程序设计开发有许多不同之处。虽然
ＩＡＲ 提供了大部分的标准 Ｃ 语言函数库（包括 ｓｔｄｉｏ、
ｓｔｒｉｎｇ、ｍａｔｈ、ｓｔｄｌｉｂ 等），但由于没有操作系统支持，系
因为下位机 ＡＲＭ 运行速度大大低于上位机 ＰＣ，
／／根据控制命令进行控制
所以这里串口通信采用了上位机主动发包，下位机等
ｉｆ（（Ｃｈｅｃｋ ＝＝ ＣＭＤＤＯＷＮＦＩＮＩＳＨ） ｜｜
待的方式。下位机和上位机软件流程图如图 ２ 所示：
（（ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ．ＣＭＤ＆ＣＭＤＤＯＷＮＦＩＮＩＳＨ） ＝＝
在这里为了达到通信要求我们自定义了通信数 ＣＭＤＤＯＷＮＦＩＮＩＳＨ））
电 话 ：０１０－６２１３２４３６ ，６２１９２６１６（Ｔ／Ｆ ） 《 现场总线技术应用 ２００ 例》
中国自控网：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａ ｕｔｏｃｏｎｔｒｏｌ．ｃｎ
邮局订阅号：８２－９４６ １２０ 元 ／ 年 － ５７ －
Ｐ ＬＤ／ＣＰ ＬＤ／ＦＰ ＧＡ设计应用
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控制信号复杂，设计难度大，调试不方便，所以在大规 模数字电路设计中显得很不适用。而利用状态机实现 正好克服了这些缺点，明显加快了设计流程，是复杂 系统设计的重要手段。
电 话 ：０１０－６２１３２４３６ ，６２１９２６１６（Ｔ／Ｆ ） 《 变频器与软启动器应用 ２００ 例》
ＡＲ Ｍ应 用
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发送 ＣＯＭ＿ＰＤＣ＿Ｓｅｎｄ（）、ＰＤＣ 模式接收 ＣＯＭ＿ＰＤＣ＿
ｆｏｒ （ｉ ＝ ０； ｉ ＜ ｓｉｚｅｏｆ （ＰａｃｋｅｔＳｅｎｄＳｔｒｕｃｔ）／ｓｉｚｅｏｆ（ｕｎ－
（华中科技大学）陈 竞 刘 玉 熊 祖 彪
Ｃｈｅｎ ，Ｊ ｉｎｇ Ｌｉｕ ，Ｙｕ Ｘｉｏｎｇ ，Ｚｕｂｉａｏ
摘 要 ：在 工 业 控 制 场 合 ，常 会 要 求 嵌 入 式 微 机 系 统 实 现 串 口
通 信 的 功 能 ， 介 绍 ＩＡＲ 软 件 平 台 和 简 易 ＪＴＡＧ 进 行 ＡＲＭ 内
核 的 嵌 入 式 系 统 开 发 。 我 们 用 ＡＴＭＥＬ 公 司 ＡＴ９１Ｍ４０８００ 搭
建一个嵌入式微机系统，圆满实现了没有操作系统支持的
串 口 通 信 功 能 ，文 中 详 细 介 绍 了 具 体 实 现 方 法 。
关 键 词 ：嵌 入 式 系 统 ，ＡＲ Ｍ ，串 口 通 信
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｐ ２７３＋．５
ｕｎｓｉｇｎｅｄ ＊ｐＳｅｎｄ ＝ （ｕｎｓｉｇｎｅｄ ＊） ＆ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ；
块（ＭＭＵ）的 ＡＲＭ７ＴＤＭＩ 内核系统，不要轻易申请类
．．．．．．．．．．．
似 ｉｎｔ ｂｕｆｆｅｒ［２０４８］ 这样的空间，开销太大，一下子申请
ｗｈｉｌｅ（１）
这么大的栈可能造成系统崩溃。
｛
第二，如果使用了 ｍａｌｌｏｃ 这样虽然 ＩＡＲ 已经提供
｛
（Ｂａｃｋｐａｃｋａｇｅ））；
ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ＭＳＧＩＤ； ／／发送包标号 ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ＣＭＤ； ／／控制命令标识此包的内容
．．．．．．．．．．．．．． ｝
技
ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ＤａｔａＳｔａｒｔ； ／／数据包起始 ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｓｈｏｒｔ ＤａｔａＬｅｎｇｔｈ； ／／数据包长度
是否 Ｅ ＳＣ 否
有 有键按下？ 无否
接收完一帧？
处理帧数据
发送应答数据包 下位机
写入要发送的 命令入数据
发送数据包
接收数据包
否
否
正确接收包
是否超时
是 返回成功
是 返回失败
上位机
图 ２ 软件流程
在我们选用的 ＡＴ９１Ｍ４０８００ 芯片本身带有双 ＵＳ－ ＡＲＴ 接口，配合串行接口芯片 ＭＡＸ２３２ 共同实现串口 功能。要完成串口通信必先编写的驱动函数如：打开 串口 ＣＯＭ＿Ｏｐｅ（ ｎ ）、关闭串口 ＣＯＭ＿Ｃｌｏｓ（ｅ ）、ＰＤＣ 模式
Ｒｅｃ（ｖ ）、判断采用 ＰＣＤ 方式是否发送或接受数据完毕 ｓｉｇｎｅｄ） － １ ； ｉ＋＋）
的 ＣＯＭ＿ＣｈｅｃｋＥＮＤＲＸ（）和 ＣＯＭ＿ＣｈｅｃｋＥＮＤＴＸ（）等。
ＶｅｒｉｆｙＤａｔａ ＾＝ ＊ｐＳｅｎｄ ＋＋；
其中 ＰＤＣ 模式类似电脑中经常使用到的 ＤＭＡ，在设
ｉｆ（ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ．Ｖｅｒ百度文库ｆｙ＝＝ＶｅｒｉｆｙＤａｔａ） ／／比较校验位
状态寄存器模块的 ８ 位输出中低 ４ 位将 ＵＡＲＴ 的工作状态提供给 ＣＰＵ 读取，从低到高分别表示正在 发送、正在接收、发送完成和接收完成。
２．５ ＣＰＵ 接口模块 该模块是 ＵＡＲＴ 与 ＣＰＵ 相交互的部分，通过该模 块，在 ＣＰＵ 的控制信号 Ｃ 和外部读写信号 ＷＲ 以及 片选信号 ＣＳ 的共同作用下，向 ＵＡＲＴ 发出清除中断 信号，写使能信号和开始发送信号。同样也是利用有 限状态机来实现。
据包， 其中 ＭＡＸ＿ＳＩＺＥ＿ＰＡＧＥ 与波特率正比的一个常
｛
数，用于保证不同波特率下串口调整传送包大小，提
Ｂａｃｋｐａｃｋａｇｅ．ＭＳＧＩＤ ＝ ｒｅｃｐａｃｋａｇｅ．ＭＳＧＩＤ；
高传输效率。
ＳｅｎｄＢａｃｋ（Ｃｈｅｃｋ）；
ｔｙｐｅｄｅｆ ｓｔｒｕｃｔ
ＣＯＭ＿ＰＤＣ＿Ｓｅｎｄ（Ｃｏｍ， ＆Ｂａｃｋｐａｃｋａｇｅ，ｓｉｚｅｏｆ