第六章 S3C2410的串口UART及编程 通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)

主要内容： 6.1 S3C2410的串口UART概述 6.2 UART的控制寄存器 6.3 UART通信程序例子

6.1 S3C2410的串口UART概述 6.1.1 S3C2410串行通信（UART）单元 S3C2410 UART单元提供3个独立的异步串行通信接口，皆可工作于中断和DMA模式。使用系统时钟最高波特率达230. 4 kb/s，如果使用外部设备提供的时钟，可以达到更高的速率。每一个UART单元包含一个16字节的FIFO发送缓冲器和一个16字节的FIFO接收缓冲器，用于数据的接收和发送。 S3C2410X UART支持可编程波特率、红外发送/接收(仅UART2 )、1个或2个停止位、5位/6位/7位/8位数据宽度和奇偶校验。

6.1.2 波特率的产生 波特率由一个专用的UART波特率分频寄存器(UBRDIVn)（n=0~2）控制，计算公式如下 UBRDIVn=(int)[ULK/(波特率× 16)]－1 或者 UBRDIVn=(int) [PLK/(波特率× 16)]－1 波特率表示每秒钟传送的二进制位数，是衡量数据传送速率的指标，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示。

6.1.3 UART通信操作 下面简略介绍UART操作，关于数据发送、数据接收、中断产生、波特率产生、查询检测模式、红外模式和自动流控制的详细介绍，请参照相关教材和数据手册。 发送数据帧是可编程的。一个数据帧包含1个起始位、5~8个数据位、1个可选的奇偶校验位和1~2位停止位，停止位位数通过行控制寄存器ULCONn配置。

6.2 UART的控制寄存器 6.2.1 UART线路控制寄存器ULCONn 该寄存器的位6决定是否使用红外模式，位5、位4和位3决定校验方式，位2决定停止位长度，位1和位0决定每帧的数据位数。具体如表6-1所示：

6.2.2 UART控制寄存器UCONn 该寄存器决定UART的各种模式，见表6-2所示:

6.2.3 UART FIFO控制寄存器UFCONn S3C2410 UART每通道有16个字节的先入先出（FIFO）接收缓冲器和16个字节的先入先出（FIFO）发送缓冲器，如果在程序中使用它们，必须要对UART FIFO控制寄存器UFCONn进行定义，UFCONn的配置如表6-3所示：

6.2.4 UART 调制解调器控制寄存器UMCONn(n=0或1)

6.2.5发送寄存器UTXH和接收寄存器URXH 这两个寄存器存放发送和接收的数据，当然只有1字节(8位数据)。需要注意的是，在发生溢出错误时，接收的数据必须被读出来，否则会引发下次溢出错误。

6.2.6 UART TX/RX 状态寄存器UTRSTAT

6.3 UART通信程序例子 UART通信电平可有三种形式，TTL电平，RS232或RS485。嵌入式控制系统大多具有小、巧、轻、灵、薄的特点，许多传感器和S3C2410一体或距离很近，没有干扰，例如多参数监护仪等医疗设备，为简化电路，可采用TTL电平直接与S3C2410相连。 如果通信距离在几十米左右并是点对点通信可采用RS232接口，否则只能采用RS485通信。在工程上UART通信大多采用三线制（发送连对方接收、接收连对方发送，双方共地）。本节在介绍RS232接口电路的同时给出了一个UART通信程序实例。 TTL电平信号规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”。RS232采用负逻辑电平，即-15v~-3V代表逻辑”1”，+3v~+15v代表逻辑”0”。RS485电平，两者均采用差分传输，发送端AB间的电压 +2~+6V 代表”1” -2~-6V代表”0” 接收端AB间的电压差 大于+200mv 1 小于-200mv 0

6.3.1 RS232接口电路 本实验平台的电路中，UART0与S3C2410连接电路如图6-1所示，UART0只采用两根接线RXD0和TXD0 (RS232只能实现点对点通信，且两点要共地)，因此只能进行简单的数据传输及接收。UART0采用美信232电平转换器(MAX232)做电平转换

图6-1 UART0X与S3C2410的连接电路图

6.3.2 UART实验程序 //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- // 头文件uart0.h //------------------------------------------------------------------------------------------------------------- #define TX_INTTYPE 1 //1：发送中断电平触发标志 #define RX_INTTYPE 1 //1：接收中断电平触发标志 extern void Uart_Port_Set(void); //保存本程序使用的端口原状态 extern void Uart_Port_Return(void); //恢复本程序使用的端口原状态 extern void Uart_Uclk_En(int, int); //串行通信使用UCLK extern void Uart_Pclk_En(int, int); // 串行通信使用PCLK void Test_Uart0_Int(void); //UART0初始化 // UART实验程序

//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- #include <string.h> #include <stdlib.h> #include "2410addr.h" #include "2410lib.h" #include "def.h" #include "uart0.h" void Uart_Port_Set(void); void Uart_Port_Return(void); void __irq Uart0_TxInt(void) ; //发送中断服务程序 void __irq Uart0_RxIntOrErr(void); //接收字符和错误代码中断服务程序 void __sub_Uart0_RxInt(void); //接收字符子中断服务程序，从上面程序分出 volatile U32 save_rGPHCON,save_rGPHDAT,save_rGPHUP; volatile U32 save_ULCON0,save_UCON0,save_UFCON0,save_UMCON0;

/* 定义一些变量，做临时保存端口数据和状态的缓冲区，通信结束，端口数据和状态要恢复*/ Volatile U32 isTxint isRxint； //定义二个变量，分别做发送和接收中断结束与否标志 volatile static char *uart0TxStr;// UART0发送字串地址 volatile static char *uart0RxStr;// UART0接收字串地址 //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- // 保存UART实验使用的端口和寄存器 void Uart_Port_Set(void) { //保存H口控制寄存器 save_rGPHCON=rGPHCON; save_rGPHDAT=rGPHDAT; save_rGPHUP=rGPHUP; //配置UART口 rGPHCON&=0x3c0000;

rGPHCON|=0x2faaa; //H口控制寄存器nRTS1,nCTS1功能使能 rGPHUP|=0x1ff; //Uart 口上拉禁止 //rINTSUBMSK=0x7ff; //屏蔽全部子中断 save_ULCON0=rULCON0; //保存UART控制寄存器 save_UCON0=rUCON0; save_UFCON0=rUFCON0; save_UMCON0=rUMCON0; //Initialize UART0, port } //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- // 恢复UART实验使用的端口和寄存器 void Uart_Port_Return(void) {

//Pop UART GPIO port configuration rGPHCON=save_rGPHCON; rGPHDAT=save_rGPHDAT; rGPHUP=save_rGPHUP; //Pop Uart control registers rULCON0=save_ULCON0; rUCON0 =save_UCON0; rUFCON0=save_UFCON0; rUMCON0=save_UMCON0; } //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- // UART通信使用UCLK做波特率发生器

void Uart_Uclk_En(int ch,int baud) { int ch, baud; Uart_Printf("\nSelect UART channel[0:UART0；1:UART1；2:UART2]:\n"); ch=Uart_GetIntNum(); //从键盘读通道号 Uart_Printf("\nSelect baud rate :\n"); baud=Uart_GetIntNum(); //从键盘读波特率 if(ch == 0) {//选UART0 Uart_Select(0); rUCON0|=0x400; //选UCLK rUBRDIV0=( (int)(UCLK/16./baud) -1 ); //波特率因子寄存器 Uart_Printf("UCLK is enabled by UART0.\n"); } for(i=0;i<100;i++

UART实验使用PCLK //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- void Uart_Pclk_En(int ch, int baud) { int ch, baud; Uart_Printf("\nSelect UART channel[0:UART0/1:UART1/2:UART2]:\n"); ch=Uart_GetIntNum(); Uart_Printf("\nSelect baud rate :\n"); baud=Uart_GetIntNum(); if(ch == 0) {选UART0 Uart_Select(0);

rUCON0&=0x3ff; // Select PCLK rUBRDIV0=( (int)(PCLK/16./baud) -1 ); //Baud rate divisior register Uart_Printf("PCLK is enabled by UART0.\n"); } for(i=0;i<100;i++); //短延时，给硬件响应时间 //------------------------------------------------------------------------------------------------------------- // UART0发送中断 void __irq Uart0_TxInt(void) { rINTSUBMSK|=(BIT_SUB_RXD0|BIT_SUB_TXD0|BIT_SUB_ERR0);/*屏蔽接收和发送以及错误子中断*/

WrUTXH0(*uart0TxStr++); //向发送缓冲器送下一字节 if(*uart0TxStr != '\0') //判发送字串结束标志，如果没结束 { WrUTXH0(*uart0TxStr++); //向发送缓冲器送下一字节 ClearPending(BIT_UART0); // 清中断挂起寄存器 rSUBSRCPND=(BIT_SUB_TXD0); //清子中断挂起寄存器 rINTSUBMSK&=~(BIT_SUB_TXD0); // 取销子中断屏蔽 } else isTxInt=0; // 置发送结束标志 ClearPending(BIT_UART0); //清中断挂起寄存器 rSUBSRCPND=(BIT_SUB_TXD0); // 清子中断挂起寄存器 rINTMSK|=(BIT_UART0); // UART0子中断屏蔽

UART0接收字符和错误代码中断服务程序 //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- void __irq Uart0_RxIntOrErr(void) { rINTSUBMSK|=(BIT_SUB_RXD0|BIT_SUB_TXD0|BIT_SUB_ERR0);/*屏蔽接收和发送以及错误子中断*/ if(rSUBSRCPND&BIT_SUB_RXD0) __sub_Uart0_RxInt(); /* 如果子中断源挂起寄存器中的BIT_SUB_RXD0等于1，调__sub_Uart0_RxInt()，正常接收，否则调__sub_Uart0_RxErrInt()，错误处理 */ else __sub_Uart0_RxErrInt(); ClearPending(BIT_UART0); //清UART0子中断挂起寄存器 rSUBSRCPND=(BIT_SUB_RXD0|BIT_SUB_ERR0); //清UART0子中断源挂起寄存器 rINTSUBMSK&=~(BIT_SUB_RXD0|BIT_SUB_ERR0); //打开屏蔽，接收下一数据 }

UART0正常中断接收子程序 //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- void __sub_Uart0_RxInt(void) { if(RdURXH0()!='\r') //判接收缓冲器字符是否结束标志，不是，正常接收 Uart_Printf("%c",RdURXH0()); //在终端上显示接收到的字符 *uart0RxStr++ =(char)RdURXH0(); //字符放接收缓冲区 } else //如结束 isRxInt=0; //置接收结束标志 *uart0RxStr='\0'; //接收字串后加一个'\0' Uart_Printf("\n");

UART0接收中断错误处理 //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- void __sub_Uart0_RxErrInt(void) {//根据错误号处理 switch(rUERSTAT0)//to clear and check the status of register bits { case '1': Uart_Printf("Overrun error\n");//超时错 break; case '2': Uart_Printf("Parity error\n");//效验错 case '4': Uart_Printf("Frame error\n");//格式错 case '8': Uart_Printf("Breake detect\n");//中断错 default :

break; } //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- // UART0发送和接收中断实验 void Test_Uart0_Int(void) { Uart_Port_Set(); //保存I/O口状态和数据，实验结束恢复 Uart_Select(0); //选UART0 //UART0 发送中断实验 isTxInt=1; //置发送中断标志，中断结束，isTxInt=0

uart0TxStr="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ1234567890->UART0 Tx interrupt test is good!!!!\r\n"; //发送的实验字串 Uart_Printf("[Uart channel 0 Tx Interrupt Test]\n");//在终端上提示 pISR_UART0=(unsigned)Uart0_TxInt; //设中断向量，即发送中断服务程序入口 rULCON0=(0<<6)|(0<<3)|(0<<2)|(3); /* 正常发送，无效验，一个停止位，8个数据位 选 UCLK */ rUCON0&=0x400; rUCON0|=(TX_INTTYPE<<9)|(RX_INTTYPE<<8)|(0<<7)|(0<<6)|(0<<5)|(0<<4)|(1<<2)|(); //选时钟，发送，接收中断 Uart_TxEmpty(0); //等，直到发送缓冲器空，此时会产生发送中断 rINTMSK=~(BIT_UART0); // 总中断屏蔽（UART0位）打开 rINTSUBMSK=~(BIT_SUB_TXD0); // 子中断屏蔽（UART0发送位）打开 while(isTxInt);/* 从此处进入中断，中断结束又返回这里等下次中断，直到发送结束

isTxInt=0跳出，在超级终端上可看到发给它的字符 */ } // UART0接收中断实验，UART0接收从键盘上输入的字符，按ENTER键接收结束 isRxInt=1;//接收中断标志，接收结束，isRxInt=0 uart0RxStr=(char *)UARTBUFFER;// 接收字串缓冲区首地址设定 Uart_Printf("\n[Uart channel 0 Rx Interrupt Test]:\n");//提示 Uart_Printf("After typing ENTER key, you will see the characters which was typed by you."); Uart_Printf("\nTo quit, press ENTER key.!!!\n"); Uart_TxEmpty(0) ；/*等，直到发送缓冲器空，（等上面发送的最后一个字符被对方取走，才进行接收实验）*/ pISR_UART0 =(unsigned)Uart0_RxIntOrErr;// 设中断向量，即接收中断服务程序入口 rULCON0=(0<<6)|(0<<3)|(0<<2)|(3); //正常接收，无效验，一个停止位，8个数据位 rUCON0 &= 0x400; //选 UCLK rUCON0|= (TX_INTTYPE<<9)|(RX_INTTYPE<<8)|(0<<7)|(1<<6)|(0<<5)|(0<<4)|(1<<2)|(1); //选时钟，发送，接收中断

ClearPending(BIT_UART0); //清UART0中断挂起 rINTMSK=~(BIT_UART0); //中断打开 rSUBSRCPND=(BIT_SUB_TXD0|BIT_SUB_RXD0|BIT_SUB_ERR0); rINTSUBMSK=~(BIT_SUB_RXD0|BIT_SUB_ERR0);// 子中断打开 while(isRxInt); /* 从此处进入中断，中断结束又返回这里等下次中断，直到接收结束isRxInt=0跳出 */ rINTSUBMSK|=(BIT_SUB_RXD0|BIT_SUB_ERR0);// 中断结束,屏蔽子中断(0通道接收位) rINTMSK|=(BIT_UART0); //中断结束，屏蔽总中断(0通道UART位) Uart_Printf("%s\n",(char *)UARTBUFFER);//打印接收的字符串，实际就是在终端上显示

Uart_Port_Return(); //恢复口状态 } //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- // UART初始化 void Uart_Init(int pclk,int baud) { int i; static int whichUart=0; if(pclk == 0) pclk = PCLK; //UART0 rULCON0 = 0x3; //正常模式,无效验,1个停止位,8个数据位 rUCON0 = 0x245; [10] [9] [8] [7] [6] [5] [4] [3:2] [1:0] //Clock Sel, Tx Int, Rx Int, Rx Time Out, Rx err, Loop-back, Send break, Transmit Mode, Receive Mode

// 0 1 0 0 1 0 0 01 01 // PCLK Level Pulse Disable Generate Normal Normal Interrupt or Polling rUBRDIV0=( (int)(pclk/16./baud+0.5) -1 ); // 波特率因子 } //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- // UART实验主程序 //------------------------------------------------------------------------------------------------------------- void main（void） { Uart_Init(0,115200)；// UART初始化 Test_Uart0_Int()；/* 该程序同时完成发送中断实验和接收中断实验，发送的字符串由发送程序设定。接收的字符串由键盘发出，按ENTER结束接收。先做发送，后做接收 */