S3C2410的UART控制(RS232)

時(shí)間：2018-07-12 13:50:01

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[導(dǎo)讀]一、UART簡(jiǎn)介UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）即通用異步收發(fā)傳輸器，工作于數(shù)據(jù)鏈路層。包含了RS－232、RS－422、RS－485串口通信和紅外(IrDA)等等。UART協(xié)議作為一種低速通信協(xié)議，廣泛應(yīng)用于

一、UART簡(jiǎn)介

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）即通用異步收發(fā)傳輸器，工作于數(shù)據(jù)鏈路層。包含了RS－232、RS－422、RS－485串口通信和紅外(IrDA)等等。UART協(xié)議作為一種低速通信協(xié)議，廣泛應(yīng)用于通信領(lǐng)域等各種場(chǎng)合。UART基本可分為并口通信及串口通信兩種。

異步串口通信協(xié)議作為UART的一種，工作原理是將傳輸數(shù)據(jù)的每個(gè)字符一位接一位地傳輸。圖給出了其工作模式：

其中各位的意義如下：
起始位：先發(fā)出一個(gè)邏輯”0”的信號(hào)，表示傳輸字符的開始。
資料位：緊接著起始位之后。資料位的個(gè)數(shù)可以是4、5、6、7、8等，構(gòu)成一個(gè)字符。通常采用ASCII碼。從最低位開始傳送，靠時(shí)鐘定位。
奇偶校驗(yàn)位：資料位加上這一位后，使得“1”的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)(偶校驗(yàn))或奇數(shù)(奇校驗(yàn))，以此來(lái)校驗(yàn)資料傳送的正確性。
停止位：它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志。可以是1位、1.5位、2位的高電平。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。

空閑位：處于邏輯“1”狀態(tài)，表示當(dāng)前線路上沒有資料傳送。
波特率：是衡量資料傳送速率的指針。表示每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)。例如資料傳送速率為120字符/秒，而每一個(gè)字符為10位，則其傳送的波特率為10×120＝1200字符/秒＝1200波特

2：RS-232簡(jiǎn)介

RS-232串口通信是UART采用頻繁的一種，一般的PC機(jī)上都帶有兩個(gè)基于RS-232的串口。

RS-232（ANSI/EIA-232標(biāo)準(zhǔn)）是IBM-PC及其兼容機(jī)上的串行連接標(biāo)準(zhǔn)。RS-232只限于PC串口和設(shè)備間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。它有兩種模式DB-9（9針接口）和DB-25（25針接口），支持全雙工通信。

RS-232完成通信一般使用3根線：（1）地線，（2）發(fā)送，（3）接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)。其模型圖（DB-9)如下：

RS-232針腳的功能：

數(shù)據(jù)：地線：
TXD（pin 3）：串口數(shù)據(jù)輸出（Transmitter）GND（pin 5）：地線
RXD（pin 2）：串口數(shù)據(jù)輸入（Receiver）

握手：
RTS（pin 7）：發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求
CTS（pin 8）：清除發(fā)送
DSR（pin 6）：數(shù)據(jù)發(fā)送就緒
DCD（pin 1）：數(shù)據(jù)載波檢測(cè)
DTR（pin 4）：數(shù)據(jù)終端就緒

其他
RI（pin 9）：鈴聲指示

3：握手協(xié)議
RS-232通行方式允許簡(jiǎn)單連接三線：Tx、Rx和地線。但是對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸，雙方必須對(duì)數(shù)據(jù)定時(shí)采用使用相同的波特率。盡管這種方法對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用已經(jīng)足夠，但是對(duì)于接收方過載的情況這種使用受到限制。這時(shí)需要串口的握手功能。RS-232有三種最常用握手形式：軟件握手、硬件握手和Xmodem。

對(duì)于軟件握手和硬件握手就不做討論，主要了解bootloader中用到的Xmodem傳輸協(xié)議

Xmodem

XMODEM協(xié)議是一種使用撥號(hào)調(diào)制解調(diào)器的個(gè)人計(jì)算機(jī)通信中廣泛使用的異步文件運(yùn)輸協(xié)議。這種協(xié)議以128字節(jié)塊的形式傳輸數(shù)據(jù)，并且每個(gè)塊都使用一個(gè)校驗(yàn)和過程來(lái)進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)。如果接收方關(guān)于一個(gè)塊的校驗(yàn)和與它在發(fā)送方的校驗(yàn)和相同時(shí)，接收方就向發(fā)送方發(fā)送一個(gè)認(rèn)可字節(jié)。然而，這種對(duì)每個(gè)塊都進(jìn)行認(rèn)可的策略將導(dǎo)致低性能，特別是具有很長(zhǎng)傳播延遲的衛(wèi)星連接的情況時(shí)，問題更加嚴(yán)重。

4：S3C2410中UART的數(shù)據(jù)資料

S3C2410中提供三個(gè)獨(dú)立的異步收發(fā)串口，能運(yùn)轉(zhuǎn)在中斷或DMA模式下。系統(tǒng)支持最高波特率230.4K bps，每個(gè)UART 信道都包含兩個(gè)16位的FIFOs(first in first out)用于收發(fā)。每個(gè)串口都包含可編程的波特率，紅外收發(fā)，1~2個(gè)停止位，5~8個(gè)數(shù)據(jù)位，和奇偶校正位,UART由波特率發(fā)生器，收發(fā)單位和控制單元構(gòu)成。

自動(dòng)控制流模式（AFC)

S3C2410的UART0和UART1都可以通過各自的nRTS和nCTS信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)流控。

禁止自動(dòng)流控制可以通過寫UMCONn register and control the signal of nRTS by software
在自動(dòng)流控（AFC）模式下nRTS取決于接收端的狀態(tài)，而nCTS控制了發(fā)送端的操作。具體地說(shuō)：只有當(dāng)nCTS有效時(shí)（表明接收方的FIFO已經(jīng)準(zhǔn)備就緒來(lái)接收資料了），UART才會(huì)將FIFO中的資料發(fā)送出去。在UART接收資料之前，只要當(dāng)接收FIFO有至少2-byte空余的時(shí)候，nRTS就會(huì)被置為有效。

NOTE:UART 2doesnot supportAFC function, because the S3C2410X has no nRTS2 and nCTS2

中斷/DMA請(qǐng)求產(chǎn)生
S3C2410的每個(gè)UART都有7種狀態(tài)，分別是：溢出覆蓋（Overrun）錯(cuò)誤、奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤、幀出錯(cuò)、斷線錯(cuò)誤、接收就緒、發(fā)送緩沖空閑、發(fā)送移位器空閑。它們?cè)赨ART狀態(tài)寄存器 UTRSTATn / UERSTATn 中有相應(yīng)的標(biāo)志位。

波特率發(fā)生器
每個(gè)UART控制器都有各自的波特率發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生發(fā)送和接收資料所用的序列時(shí)鐘，波特率發(fā)生器的時(shí)鐘源可以CPU內(nèi)部的系統(tǒng)時(shí)鐘，也可以從CPU的 UCLK 管腳由外部取得時(shí)鐘信號(hào)，并且可以通過 UCONn 選擇各自的時(shí)鐘源。
波特率產(chǎn)生的具體計(jì)算方法如下：
當(dāng)選擇CPU內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)：
UBRDIVn=(int)(PCLK/(bps*16))-1,bps為所需要的波特率值，PCLK為CPU內(nèi)部外設(shè)總線（APB）的工作時(shí)鐘。
當(dāng)需要得到更精確的波特率時(shí)，可以選擇由 UCLK 引入的外部時(shí)鐘來(lái)生成。
UBRDIVn=(int)(UCLK/(bps*16))-1

LoopBack操作模式
S3C2410CPU的UART提供了一種測(cè)試模式，也就是這里所說(shuō)的LoopBack模式。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的具體應(yīng)用時(shí)，為了判斷通訊故障是由于外部的數(shù)據(jù)鏈路上的問題，還是CPU內(nèi)驅(qū)動(dòng)程序或CPU本身的問題，這就需要采用LoopBack模式來(lái)進(jìn)行測(cè)試。在LoopBack模式中，資料發(fā)送端TXD在UART內(nèi)部就從邏輯上與接收端RXD連在一起，并可以來(lái)驗(yàn)證資料的收發(fā)是否正常

UART控制寄存器

1:ULCONn （UARTLine Control Register）

保留位[7]

紅外模式選擇位【6】0 = Normal mode operation（基本模式）

1 = Infra-Red Tx/Rx mode（紅外模式）

奇偶校正模式選擇[5:3]0xx = No parity （不設(shè)置）

100 = Odd parity （奇校正）

101 = Even parity （偶校正）

110 = Parity forced/checked as 1

111 = Parity forced/checked as 0

停止位設(shè)置[2]0 = One stop bit per frame（每禎一個(gè)停止位）

1 = Two stop bit per frame （每禎兩個(gè)停止位）