第3节异步串行通信

UART
（1） UART之间以全双工方式传输数据，TXD用于发送，RXD用于接 收，GND用于给双方提供参考电压。 （2）TXD、RXD数据线以“位”最小单位传输数据。 （3）帧：由具有完整意义的、不可分隔的若干位组成，它包含开始位、 数据位、校验位和停止位。 （4）发送数据前，UART之间要约定好波特率、数据传输格式
例：编写程序实现PC与6410之间的通信。 （1）、初始化程序。 （2）、发送数据函数。 （3）、接收数据函数。
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课后习题 1、发送一个字符。 2、发送字符串。 3、发送变量的值。 *4、封装出printf(); *5、调试MODBUS协议
b、设置波特率
S3C6410 UART的时钟源有两种选择：PCLK,EXT_UCLK,通过 UCONn进行设置
UBRDIVn=(int)(UART CLOCK/(buad rate *16))-1
UCONn UBRDIVn
时钟源选择
时钟源采用PCLK UCON0=（UCON0&=~(0X3<<10)）|(0X2<<10);
4、RS-232C接线方式 RS-232C串口的接线方式有全串口连线、3线连 接等方式 3线连接方式： RXD,TXD和GND RS-232C的通讯距离和速度 RS-232C能够可靠进行数据传输的最大通讯距离为15米 传输速度一般都可以达到115200bps甚至更高，标准串口 能够提供的传输速度主要有以下波特率： 1200bps 2400bps 4800bps 9600bps 19200bps 38400bps 57600bps 115200bps
c、设置工作方式： 通过UCONn设置UART中断方式
通过UFCONn设置是否使用FIFO、FIFO触发阀值（即发 送FIFO中有多少个数据时产生中断、接收FIFO中有多少 个数据时产生中断）
a、不使用FIFO时，可以认为FIFO的设置位1，使用FIFO时，
FIFO的深度为64.
b、 使用FIFO时，通过UFSTATn检测FIFO是否已满、其中有多 少个数据。
2、数据通信方向：
A B A B A B
单工方式：数据始终是从A设备发送B设备 半双工方式：既能从A设备传送到B设备，也能从B设备传送 到 A设备，但在任何时刻都不能在两个方向上同时 传送，即每次只能有一个设备发送，另一个设备 接收。 全双工方式：允许通信双方同时进行发送和接收，这时，A设 备在发送的同时也可以接收，B设备也一样。
（2）每个异步串行I/O端口通过中断或者直接存储器存取
（DMA）模式来操作。换句话说，UART是通过产生一 个中断或者DMA请求，在CPU和UART之间传输数据的。 （3）UART使用系统时钟的时间可以支持的比特率最高位 115200b/s.每个UART的通道包含了两个64字节收发FIFO存 储器。 （4）S3C6410的UART包括可编程波特率，红外线的传送/接收，一
2、波特率
波特率是衡量数据传送速率的指标，单位为位/秒（bit/s ）或比特。 记录每秒钟传送的二进制位数。 例如数据传送速率为120字符/秒，每个字符为10位，则其传 送的波特率为10*120=1200bit/s,即1200波特率。
3、RS-232c串口规范 RS-232标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，其 中EIA(Electronic industry association)代表美国 电子工业协会，RS（recommeded standard）代表推 荐标准，232是标识号，c代表RS232的最新一次修改（ 1969） 常用物理标准还有EIA-RS-232-C EIA-RS-422-A EIA-RS-423A EIA-RS-485 目前在PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232c
并维持1位的时间，这样接收方检测到开始位后，一位位低检测
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位数据，发送方一位位地改 变数据线的状态将它们发送出去，首先发送最低位。 （4）如果用校验功能，UART在发送完数据位后，还要发送1个校验位。 最后，发送停止位，数据线恢复到“空闲”状态（1状态）
8、S3c6410是UART：
功能：支持可编程的波特率、红外发送/接受，可插入一 个 或两个停止位，支持5-8位数组宽度和奇偶校验。 UART单元组成： （1）、一个波特率发生器 （2）、一个发送器 （3）、一个接收器 （4）、一个控制单元
9、S3C6410的UART
（1）S3C6410通用异步接收和发送器（UART）提供了 四个独立的异步 串行I/O端口。
5、UART原理
通用异步收发器简称UART，用来传输串行数据 发送时：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数据。 接收时：UART检测另一根电线上的信号，收集串行数据放 在缓冲区中，CPU即可读取UART获得这些数据。
6、UART连线图：
PC 6410
UART
UART串行异步通信
本节内容：
一、数据通信简述。
二、串行异步收发器（UART）。
三、UART驱动程序设计。
一、数据通信简述 1、数据通信方式
数据通信的基本方式可分为并行通信和串行通信两种： 并行通信：利用多条数据线将数据的各位同时传送。 其特点是传输速度快，适用于短距离通信。 串行通信：利用一条数据线将数据一位位地顺序传送，特点 是通信线路简单，成本低，适用于远距离通信。
接收数据：
当UART收到数据，保存到接收缓冲区中，CPU读取 URXHn寄存器，即可获得数据。
发送一个字节：
void uart_send_byte(unsigned char byte) { 当UTRSTAT0发送缓冲为空 则将byte写入UTXH0 }
接收一个字节 unsigned char uart_recv_byte(void) { 当URTSTAT0接收缓冲满 则从UTXH0接收一个字节 从函数返回该字节 }
个或两个停止位插入，5位，6位，7位或8位数据的宽度和奇偶校
验。
10、控制UART相关寄存器：
共9个，分为两组：6个控制寄存器 和 3个指示传送状态寄存器。
控制寄存器： 线路控制寄存器（ULCONn） 控制寄存器（UCONn） FIFO控制寄存器（UFCONn） MODEM控制寄存器（UMCONn） 发送寄存器（UTXHn）和接收寄存器（URXHn） 波特率因子寄存器（UBRDIVn） 指示传送状态寄存器： 状态寄存器（UTRSTATn） 错误状态寄存器（USERSTATn） FIFO状态寄存器（UFSTATn）
d、中断为脉冲方式，不产生接收错误状态中断，发 射接收均为正常模式 UCON0=(UCON0|0X05); FIFO禁止 UFCON0=UFCON0|0X0; 流控禁止 UMCON0=UMCON0|0X0;
3、收发数据 发送数据：
将要发送的数据写入UTXHn，UART会将它保持到发送 缓冲区中，并自动发出去。
波特率设置
#define PCLK 66000000 baud=115200 UBRDIV0=(U32)((PCLK/baud/16)-1); 设置传输格式 通过ULCON可以设置传输格式：数据位、校验位、停止位、流控等。 #define WORLD_LEN (0X3<<0) #define STOP_BIT (0X0<<2) #define PARITY_MODE (0X0<<3) #define IRD_MODE (0x<<6) ULCON0=(ULCON0&(~0Xff))| WORLD_LEN| STOP_BIT| PARITY_MODE| IRD_MODE
3、数据通信协议 通信协议：是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ通信的双方约定的一些规则 一般情况下通信硬件线路越简单，需要的软件协议 越复杂，协议占用数据量越多。
异步通信时，对数据格式有如下约定：规定有空闲位 、起始位、奇偶检验位、停止位。
二、异步串行通信 1、异步串行通信协议：
1位起始位--8位数据位—1位校验位—1位停止位 起始位：先发一个逻辑“0”信号，表示传输字符的开始 数据位：紧接在起始位之后。数据位的个数可以使4、5、6、 7、8，以最低位开始传送，靠时钟定位。 奇偶校验位:数据位加上这一位后，使得“1”的位数为偶数（ 偶 检验）或者奇数（奇校验），以此校验数据传输的 正确性。 停止位：它是一个字符数据的结束标志 空闲位：处于逻辑“1”状态，表述当前线路上没有数据传输 。
7、UART原理：
UART使用标准TTL/CMOS逻辑电平（0-5v，0-3.3v）来表示数据，高电 平位1，低电平位0：为了增强数据的抗干扰能力。提高传输长度，通常将 TTL/CMOS转位RS-232逻辑电平（3-12v表示0，-3 --- -12V表示1） 。 数据传输流程： （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）
三、UART驱动程序设计 1、设计框图
串口初始化
发送数据功能
接收数据功能
2、UART初始化 void uart_init(void) { 引脚配置 波特率设置 工作模式 }
设置UART通道管脚
设置波特率
设置数据传输格式
选择通道工作模式
a、初始化UART通道管脚 配置UART0端口 GPA口控制 配置GPACON寄存器，禁止上下拉电阻。 GPACON&=~0X0ff GPACON|=0X22; GPAUD=0x00;