UART0串口编程系列（一）-串口编程(UART0上)

本文章针对的是ARM2200环境下编写串口程序，其中设计轮循方式，中断方式，以及在UC/OS-II操作系统下的串口编程。

使用轮循和中断两种方式来实现串口编程。

（当然了，用中断实现串口编程，系统的效率较高。但是难度也较大 。轮循方式效率较低，但是编程比较简单）

一．        串口编程的硬件原理

1.     串口特性：

1>16字节接收FIFO和16字节发送FIFO

2>接收FIFO触发点可设置为1，4，8或14字节。

3>内置波特率发生器。

2.     UART0引脚：
1>RxD0 引脚用于UART0接受数据，接受方式为串行输入。

2>TxD0引脚用于UART0发送数据，发送方式为串行发送数据。

3.     UART0的结构和工作方式

先看图在说明：

1>  VPB总线提供CPU与UART0之间得的通信连接

(CPU内核通过VPB接口对UART0的寄存器进行读写访问.)

2>  UART0 接收器模块监视串行输入线RxD0的有效输入。UART0 接收单元的移位寄存器（U0RSR）通过RxD0接收有效的字符。当U0RSR接受到一个有效字符时，它将该字符传送到UART0 接收单元缓冲寄存器FIFO中，等待CPU通过VPB接口进行访问。

3>  UART0发送器模块接收CPU或主机写入的数据并将数据缓存到UART0 的FIFO或U0THR中，UART0发送模块中的移位寄存器(U0TSR)读取U0THR或FIFO中的数据并将数据通过串行输出到引脚TxD0发送。

4>  UART0的接收模块和发送模块的状态信息保存在U0LSR中。

控制信息保存在U0LCR中。

5>  UART0波特率发送器模块产生UART0 发送模块所使用的定时。波特率发生器模块时钟源为VPB时钟（pclk）。主时钟与U0DLL和U0DLM寄存器所定义的除数相除得到UART0 发送器模块使用的时钟，该时钟必须为波特率的16倍。

6>  中断接口包含寄存器U0IER和U0IIR。中断接口接收UART0发送模块和接收模块发出的单时钟宽度的使能信号。

4.     UART0和ARM7 CPU之间的通信过程

1>CPU通过UART0发送模块发送信息给外设

l  CPU发出信息通过AHB总线到AHB-VPB桥

l  通过AHB-VPB桥把信息转换后发送给VPB总线。

l  UART0接收模块接受来自VPB总线的数据。并将数据缓存到U0THR寄存器中。

l  UART0接受模块的移位寄存器U0TSR读取U0THR中的数据 并将数据通过输出引脚TxD0发送

2>外设通过UART0接收模块向ARM7 CPU发送信息

l  UART0移位寄存器(U0RSR)通过引脚RxD0接收有效字符。

l  当UART0接收到一个有效字符后，通过读取U0RBR寄存器可以将FIFO中最早接收到的字节读出，当FIFO中不再包含有效数据时，该寄存器反映接收到的最后一个有效字节数据。接收的数据不足8位时，高位用0填充。

l  VPB总线将缓冲寄存器（U0RBR）中的数据通过AHB-VPB桥传到AHB总线上

l  AHB总线将数据传送给ARM7 CPU

二．          轮训方式的串口编程

1.     串口程序都有那几部分组成

看图：      

1>  串口初速化

A.    串口初始化的流程

l  设置I/O引脚连接到UART0

l  设置串口波特率

l  设置串口工作模式

B.     串口初始化需要设置的寄存器

l  U0LCR(控制寄存器)：设置UART0的通信格式。

l  U0DLL,U0DLM(寄存器)：设置UART0的通信波特率。

C.     具体寄存器的设置

(1) U0LCR(线控制寄存器)

l  作用：设置通信格式（通信字符长度，停止位个数，奇偶校验位

l  长度：8位寄存器

l  各位寄存器的含义：

第[1 ,0]位: 表示字长

00：表示5位字长

01：表示6位字符长度

10：表示7位字符长度

11：表示8位字符长度

第2位: 表示停止位选择

         0：1个停止位

1：2个停止位

3位：表示奇偶使能

0：禁止奇偶产生和校验

1：使能奇偶产生和校验

注：奇偶使能：控制是否进行奇偶校验。如果使能，发送时将添加一位校验位。

第[5 4]位：表示奇偶选择位

       00：奇数(数据位+校验位=奇数)

       01：偶数(数据位+校验位=偶数)

       10：校验位强制为1

       11：校验位强制为0

注：奇偶选择主要是设置奇偶校验类型。

   第6位：间隔控制

                  0：禁止间隔发送

                  1：使能间隔发送

注：当该位为1时，输出引脚(TxD0)强制为逻辑0，可以引起通信对方产生间隔中断。在一些通信方式中，使用间隔中断作为通信的起始信号(eg:LIN Bus)      

   第7位：除数锁存访问位

        0：禁止访问除数锁存寄存器

        1：始能访问除数锁存寄存器

(2) U0DLL,U0DLM(除数锁存寄存器)

l  作用：U0DLL和U0DLM寄存器一起构成一个16位除数。

l  U0DLL和U0DLM都为8位寄存器。

l  U0DLL：存放分频值的低8位

l  U0DLM：存放分频值的高8位。

注：

Ø  1.使用U0DLL和U0DLM配置波特率之前，必须先计算分频值。

Fdiv=Fpclk/(16*baud)

Ø  2.使用U0DLL和U0DLM配置波特率之前必须把U0LCR控制寄存器的第8位置为1才能进行配置。配置完后要把U0LCR控制寄存器的第8位置位0。

2>  串口初始化化程序

A方法一：

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

* 作者：tiger-john

* 时间：2011年1月17日

* 名称：UART0_Init()

* 功能：UART0初始化(通讯波特率115200，8位数据位，1位停止

        位，无奇偶校验)

* 入口参数：bps     串口波特率

* 出口参数：无**********************************************************/

void     UART0_Init(uint32 bps)

{

    uint16  Fdiv;

    PINSEL0=0x00000005;  //设置串口引脚

    U0LCR=0x83;　　　　 //置为除数锁存位，进行配置

    Fdiv=(Fpclk>>4)/UART0_BPS;

    U0DLM=Fdiv>>8;

    U0DLL=Fdiv&0xff;

    U0LCR=0x03;         //清除除数锁存位，并设置工作模式

    }

B．方法二：

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

* 作者：tiger-john

* 时间：2011年1月17日

* 名    称：UART0_Init()

* 功    能：初始化串口0。设置其工作模式及波特率。

* 入口参数：baud                波特率

*          set          模式设置(UARTMODE数据结构)

* 出口参数：返回值为1时表示初化成功，为0表除参数出错********************************************************/

/* 定义串口模式设置数据结构 */

typedef  struct  UartMode

{   uint8 datab;           // 字长度，5/6/7/8

    uint8 stopb;           // 停止位，1/2

    uint8 parity;      // 奇偶校验位，0为无校验，1奇数校验，2为偶数校验

}   UARTMODE;

uint8  UART0_Init(uint32 baud, UARTMODE set)

{   uint32  bak;

    /* 参数过滤 */

    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);

    }

    /* 设置串口波特率 */

    U0LCR = 0x80;                    // DLAB位置1

    bak = (Fpclk>>4)/baud;

    U0DLM = bak>>8;

    U0DLL = bak&0xff;

    /* 设置串口模式 */

    bak = set.datab-5;                // 设置字长度

    if(2==set.stopb)

    {

       bak |= 0x04;                      // 判断是否为2位停止位

    }

    if(0!=set.parity)

    {

        set.parity = set.parity-1;

        bak |= 0x08;

    }

    bak |= set.parity<<4;           // 设置奇偶校验

    U0LCR = bak;

    return(1);

}