7.串口（UART）
目录
1.什么是串口？
2.通信接口基础知识
3.使用串口需要注意的东西？
4.串口如何和电脑进行通信
5.编写程序思路
6.编写程序
1.什么是串口？
UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器)， 一对一，以位为单位发送。
- 串口通讯
串口通讯(Serial Communication)，是指外设和计算机间，通过数据信号线、地线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。
串口是一种接口标准，它规定了接口的电气标准，没有规定接口插件电缆以及使用的协议。
2.通信接口基础知识
2.1处理器与外部有线通信的两种方式
- 并行通信
-传输原理：数据各个位同时传输。
-优点：速度快
-缺点：占用引脚资源多
- 串行通信
-传输原理：数据按位顺序传输。
-优点：占用引脚资源少
-缺点：速度相对较慢
2.2串行通信分类（按照通信方向）
- 单工： 数据传输只支持数据在一个方向上传输
- 半双工：允许数据在两个方向上传输，但是，在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信；
- 全双工： 允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。
2.3串行通信的通信方式
- 同步通信：带时钟同步信号传输。 例如： -SPI，IIC通信接口
- 异步通信：不带时钟同步信号。 例如： -UART(通用异步收发器),单总线（DS18B20温度传感器）
一些常见的串口通信接口：
补充几个重要的名词：
- 波特率
波特率就是每秒钟传输的数据位数。
波特率的单位是每秒比特数(bps)，常用的单位还有：每秒千比特数Kbps，每秒兆比特数Mbps。
3.使用串口需要注意的东西？
① 物理层(电气层：接口决定）： 通信接口（RS232,RS485,RS422,TTL)
通信两端的接口类型必须匹配，否则无法进行通信，比如单片机和单片机直接，他们的电平全部是TTL电平，可以进行通信，但是电脑和单片机直接，前者是RS232电平，所以没有办法直接通信，需要进行电平的转换，才能进行通信，如下：
情况一：单片机和单片机直接，都是使用TTL电平可以直接通信
情况二：单片机和PC直接，需要进行电平转换
常见电器接口电平标准
② 数据格式（数据层：芯片决定）
③ 通信协议（协议层：程序决定）
- 起始位：1个逻辑0数据位开始
- 数据位（8位或者9位）
- 奇偶校验位（第9位）
- 停止位（1,1.5,2位）
- 波特率设置
例子：
4.串口如何和电脑进行通信
简图如下：
补充：
假设波特率为：115200，8位数据位，无校验位，一个停止位，一个开始位（共10位）简写：115200,8n1
则传输一位的时间是：t = 1/115200 (s) ,而传输一个字节需要10位;
那么传输一个字节的时间是： t(1byte) = 10/115200 (s)
则一秒能传输的字节数是： 1/t = 115200/10 = 11520 byte
5.编写程序思路
软件的设计大概可以分为这几步：
1）.设置IO的模式为串口模式
查看原理图，可以看到GPH3/4 分别是串口0的 RXD和TXD
查看S3C2400的芯片手册对上面两个引脚的定义：
设置引脚为串口功能：
设置引脚上拉：
2）.设置波特率
- 查看数据手册，如何设置波特率：
此时设置Pclk = 50MHz,设置波特率为：115200，那么 UBRDIVn = ?
由公式：UBRDIVn = (int)( UART clock / ( buad rate x 16) ) –1
则：UBRDIVn = (int)( 50000000 / ( 115200 x 16) ) –1 = 26
- 使用哪个寄存器设置时钟来源？
这些寄存器的内容是什么？
此处时钟源为：50Mhz
在程序中使能串口的发送和接收功能： 设置为：0b01
那么设置这个寄存器的值为：0x00000005
- 设置波特率，寄存器描述：
设置波特率为：115200，设置UBRDIV的值为26
3）.设置数据格式
- 寄存器描述：
即：往寄存器ULCON0写入值：0x00000003
4）.如何发送和接收数据
- 发送：直接把内存的数据写入对应的buffer里面（写寄存器）
- 接收：从buffer里面读取数据（读寄存器）
5）.发送和接收标志位
- 发送：
当发送数据，检测到UTRSTAT0的 第2为1，说明可以发送数据了，就可以往UTXH0寄存器里面写入一个字节的数据
- 接收：
当接收数据，检测到UTRSTAT0的 第0为1，说明可以接收数据了，就可以读取URXH0寄存器里面一个字节的数据
6.编写程序：
6.1.串口初始化函数
按照上边的编程思路写一个串口初始化函数，如下：
其中还包含三个函数：
1、putchar() //发送一个字节数据
2、getchar() //接收几个字节数据
3、putSring() //发送字符串
#include "s3c2440_soc.h"
void uart0_init(void)
{
/*IO引脚设置*/
/*GPH2/3 设置为Txd0，Rxd0*/
GPHCON &= ~((3<<4)|(3<<6)); //先对位进行清零
GPHCON |= ((2<<4)|(2<<6)); //设置GPHCON[8:4]=0b1010
/*设置上拉功能，设置GPHUP[3:2]=0b00*/
GPHUP &= ~((1<<2)|(1<<3));
/*设置波特率*/
/*======================================
*1.设置 UCON0 寄存器设置 串口0的时钟源是 PLCK
*2.使能串口的发送和接收,设置为中断或者查询模式*/
UCON0 = 0x00000005;
UBRDIV0=26; //设置波特率为：115200
/*设置数据格式：一位起始位，8位数据位，1位停止位，无校验位*/
ULCON0 = 0X00000003;
}
/*发送一个字节的数据*/
int putchar(int c)
{
while(!(UTRSTAT0 & (1<<2)));
UTXH0 = (unsigned char)c;
}
/*读取一个字节的数据*/
int getchar(void)
{
while(!(UTRSTAT0 & (1<<0)));
return URXH0;
}
/*发送一个字符串*/
int putString(const char *s)
{
while(*s)
{
putchar(*s);
s++;
}
}6.2.编写启动文件 start.S
1.设置堆栈指针sp
2.设置系统时钟
3.设置函数从main函数开始执行
.text
.global _start
_start:
/*关闭看门狗*/
ldr r0 ,=0x53000000
ldr r1 ,=0
str r1 ,[r0]
/*设置MPLL=400Mhz*/
/*LOCKTIME(0x4C000000) = 0xFFFFFFFF*/
ldr r0 ,=0x4C000000
ldr r1 ,=0xFFFFFFFF
str r1 ,[r0]
/*设置CLKDIVN(0x4C000014)=0x5*/
ldr r0, =0x4C000014
ldr r1, =0x5
str r1, [r0]
/*使CPU总线工作与异步模式*/
mrc p15,0,r0,c1,c0,0
orr r0,r0,#0xc0000000
mcr p15,0,r0,c1,c0,0
/*往寄存器MPLLCON(0x4C000004)?的MPLLCON[19:12]=92(0x5c) ,MPLLCON[9:4]=1,MPLLCON[1:0]=1.*/
ldr r0, =0x4C000004
ldr r1, =(0x5c<<12)|(1<<4)|(1<<0)
str r1, [r0]
/*设置内存：sp 栈*/
/*自动分辨是nand/nor启动方式*/
/*思路：因为nand是支持直接读取的，不需要什么
格式，而nor可以任意写，但是读取需要特定的
格式，若一开始往0地址写入一个值，然后读出来
如果读取的值和写入的值是一致的，说明是nand启动
否则是nor启动*/
mov r1 ,#0 //r1赋值为0
ldr r0 ,[r1] //读取0地址的值，以便后面恢复
str r1 ,[r1] //把0写入0地址里面
ldr r2 ,[r1] //从0地址读取值到r2
cmp r1 ,r2 //判断r1和r2是否相等，相等为nand启动
ldr sp ,=0x40000000+4096 //假设为nor启动
moveq sp, #4096 //相当为nand启动，重新设置sp
streq r0,[r1] //恢复nand中0地址的值
bl main
halt:
b halt
6.3编写主函数 main.c
1.调用串口初始化函数
2.调用串口函数进行数据的发送和接收
#include "s3c2440_soc.h"
#include "uart.h"
int main()
{
unsigned char c;
uart0_init();
putString(
"Hello world!\r\n");
while(1)
{
c =getchar();
if(c== '\r')
{
putString("\n");
}
putchar(c);
}
return 0;
}6.4.编写Makefile文件，对以上文件进行编译
内容如下：
all:
arm-linux-gcc -c -o led.o led.c
arm-linux-gcc -c -o uart.o uart.c
arm-linux-gcc -c -o main.o main.c
arm-linux-gcc -c -o start.o start.S
arm-linux-ld -Ttext 0 start.o led.o uart.o main.o -o uart.elf
arm-linux-objcopy -O binary -S uart.elf uart.bin
arm-linux-objdump -D uart.elf > uart.dis
clean:
rm *.bin *.o *.elf *.dis6.5.上传到Linux系统进行编译
在Linux上使用make命令：
6.6传回window系统，使用oflash进行烧录，使用串口调试助手
- 设置通信协议，和程序中的一致
- 开启串口
系统复位，输出 Hello world ! 回车进入下一行
从键盘输入字母，ARM芯片收到后，发送回去给电脑，并打印输出在屏幕上
这样一个简单的串口实验就玩成了。
代码：https://download.csdn.net/download/qq_36243942/10886092