UART0串口编程系列（二）

串口编程(UART0)之中断方式

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Author             :tiger-john
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Update-Time   : 2011年1月23日星期日

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三．        中断方式的串口编程

1.用中断方式编写串口程序由那几部分组成

2.硬件上的支持

1>UART0 发送FIFO缓冲区

A．        UART0含有1个16字节的发送FIFO缓冲区

B．        U0THR是UART0发送FIFO的最高字节

C．        UART的发送FIFO是一直使能的

2>UART0接收FIFO缓冲区

A.    UART0含有一个16字节的接收FIFO缓冲区。

B.    软件设置接收FIFO缓冲区的触发字节。

 

3>  中断接口:UART0的中断接口包含中断使能寄存器(U0IER)和中断标识寄存器(U0IIR)。

l  U0IIR：提供状态码用于指示一个挂起中断的中断源和优先级。

l  U0IER可以控制UART0的4个中断源。

4>  UART0有4个中断源：

A.    RLS(接收线状态)中断：

(1) 优先级最高

(2) 它在以下条件发生时产生错误

l  帧错误（FE）

l  溢出错误（OE）

l  奇偶错误（PE）

l  间隔中断（BI）

注：

Ø  可以通过查看U0LSR[4:1]中的值看到产生该中断的错误条件

Ø  读取U0LSR寄存器时清除该中断。

B.    RDA（接收数据可用）中断：

(1)与CTI中断并列第二优先级。

(2)在以下情况触发中断：

l  当接收的有效数据到达接收FIFO设置寄存器(U0FCR)中设置的触发点时，RDA被激活。当接收FIFO中的有效数据少于触发点时，RDA复位。

l  中断过程：

1>  移位寄存器(U0RSR)从RxD引脚接收串行数据后，送入接收FIFO中

2>  当接收FIFO中的有效数据数量达到预定的触发点时，置位RDA中断。

3>  从U0RBR寄存器中读取FIFO中最早到达的数据，当FIFO中的有效数据小于触发点时，清零RDA中断。

C.    CTI(字符超时指示)中断

(1) 优先级为2.

(2) 在以下情况发生中断:

l  当接收FIFO中的有效数据少于预定的触发点数量时，如果在一定时间内仍没有接收到新的数据，那将触发该中断。

(3) 上面的时间指的是：3.5~4.5个字节所需要的时间。

(4)  对接收FIFO的任何操作都会清零该中断标志。

(5) 中断过程：

l  移位寄存器(U0RSR)从RxD0引脚接收串行数据后，送入接收FIFO中。

l  当接收FIFO中的有效数据少于触发个数，但如果长时间没有数据到达，则触发CTI中断。

l  从U0RBR中读取接收FIFO中的数据，或者有新的数据送入接收FIFO，都将清零CTI中断。

注：

Ø  3.5~4.5个字节的时间：指在串口当前的波特率下，发送3.5~4.5个字节所需要的时间。

Ø  当接收FIFO中存放多个数据，从U0RBR读取数据，但是没有读完所有数据，那么在经过3.5~4.5个字节的时间后触发CTI中断。

D.   THRE(发送)中断

(1) 优先级为第三级优先级。

(2) 当FIFO为空并且在以下情况触发中断：

l  系统启动时，虽然发送FIFO为空，但不会产生THRE中断。

l  在上一次发生THRE中断后，向发送FIFO中写入1个字节数据，将在一个字节加上一个停止位后发生THRE中断

(because:如果发送移位寄存器为空，那么写入发送FIFO的数据将直接进入发送移位寄存器。此时发送FIFO仍然为空，如果立即产生THRE中断，就会影响紧接着写入发送FIFO的数据。

所以在发送完该一个字节以及一个停止位后，才产生THRE中断。

l  如果在发送FIFO中有过两个字节以上的数据，但是现在发送FIFO为空时，将立即触发THRE中断。

l  当THRE中断为当前有效的最高优先级中断时，往U0THR写数或者对U0IIR的读操作，将使THRE中断复位

 我们来看看这些中断源与存储器之间的关系：

注：

Ø  由上图可知：UART0有4个中断源：分别是RLS(线状态)中断，RDA(接收数据)中断,CTI(字符超时)中断，THRE(发送数据)中断。

Ø  4个中断源的优先级如下图所示：

3.串口中断接收初始化

1>串口中断接收初始化流程

l  设置I/O引脚连接到UART0

l  置位除数锁存位，配置UART0帧数据格式

l  根据波特率计算分频值

l  设置波特率

l  清除除数锁存位，并设置工作模式

l  使能FIFO，并设置触发点

l  允许RBR中断

 

注：我们可以发现与轮训方式相比，中断方式只是增加了使能 FIFO, 并设置中断触发点和允许 RBR 中断两步。

2>中断串口初始化需要配置的寄存器

     (与轮循方式配置方法相同的寄存器在此处不在涉及)

l  U0FCR(FIFO控制寄存器)：U0FCR控制UART0 Rx和Tx FIFO的操作。

l  U0IER(中断使能寄存器)：U0IER用于使能4个UART0中断源。

3>具体寄存器的配置

(1) U0FCR

A作用：控制UART0 Rx和Tx的操作。

B长度：8位寄存器。

C:每一位的含义：

l  第0位：表示FIFO使能

置1：表示使能对UART0 Rx和Tx 的FIFO以及U0FCR[7:1]的访问。

置0：表示不能使用Rx和Tx的FIFO以及步能对U0FCR[7:1]的访问。

注：该位的任何变化都将使UART0 FIFO清空。

l  第1位：表示Rx FIFO的复位。

置1：会清零UART0 RxFIFO中的所有字节并复位指针逻辑。该位自动清零。

l  第2位：表示Tx FIFO的复位。

置1：会清零UART0 TxFIFO中的所有字节并复位指针逻辑。改位自动清零。

l  第[5:3]位：保留位，用户不能对其进行操作。从保留位读出的值未被定义。

l  第[7:6]位：表示Rx 触发选择

00：触发点为0(默认为1字节)

01：触发点为1(默认为4字节)

10：触发点为2(默认为8字节)

11: 触发点为3(默认为14字节)

注：这两个位决定在激活中断之前，接收UART0 FIFO必须写入个字符。

(2) U0IER(中断使能寄存器)

A 作用：U0IER用于使能4个UART0中断源

B 长度：8位寄存器

C每一位的含义：

l  第0位：表示RBR中断使能

置1：使能RDA中断

置0：禁止RDA中断

注：U0IEER 第零位使能UART0接收数据可用中断。它还控制(CTI)字符接收超时中断。

l  第1位：表示THRE中断使能

置1：使能THRE中断

置0：禁止THRE中断

l  第2位：表示Rx线状态中断使能

置1：使能Rx线状态中断

置0：禁止RX线状态中断

注：U0IER第二位使能UART0 Rx线状态中断。该中断的状态可从U0LSR[4:1]读出

l  第[7:3]位：是保留位

注:用户不能向其写入1.

4>串口初始化程序：

***********************************************************

* 作者：          tiger-john

* 时间：          2011年1月18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

*                               接收FIFO触发点为8字节，使能RDR(接收数据）中断

* 入口参数：            bps           串口波特率

* 出口参数：            无

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

void      UART0_Init(uint32 bps)

{

 

    uint16  Fdiv;

    PINSEL0 = (PINSEL0 & ~(0xf) | 0x05) ;  //设置UART0的引脚

    U0LCR = 0x83;                  //置为除数锁存位，进行配置

    Fdiv = (Fpclk>>4)/bps;

    U0DLM = Fdiv>>8;

    U0DLL = Fdiv%256;

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

    U0FCR = 0x81;           // 使能FIFO，并设置触发点为8字节

    U0IER = 0x01;           // 允许RBR中断，即接收中断

  

}

5.    中断初始化

先来看一下UART0和VIC之间的关系：

 

1>中断初始化流程：

l  选择中断为向量中断或快速中断

l  分配中断通道

l  设置UART0向量地址

l  使能UART0中断

2>关于ARM中断编程方法和寄存器的使用在此不做涉及（如果想知道的话，可以看这篇文章http://blog.csdn.net/tigerjb/archive/2010/11/30/6045409.aspx

3>中断初始化程序：

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

* 作者：          tiger-john

* 时间：          2011年1月18日

* 名称：                Interrupt_Init

* 功能：                初始化串口中断，给串口中断选择为向量中断，     分配向量通道号1给串口                        

* 入口参数：           无

* 出口参数：            无

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

void Interrupt_Init (void)

{

   VICIntSelect = 0x00000000;      // 设置所有通道为IRQ中断    

   VICVectCntl1 = (0x20 | 6);   // UART0中断通道分配到IRQ slot 1

   VICVectAddr1 = (uint32)UART0_Exception; // 设置UART0向量地址         

   VICIntEnable = 1 << 6;                      //使能串口中断

   

           

}

6.    用中断编写接收函数

1>  中断服务函数流程

l  清除串口中断标识寄存器（U0IIR）

l  清除中断标志

l  读取接收FIFO中的数据

2>  中断函数服务函数中需要配置的寄存器

(1) U0IIR中断标识寄存器。

l  第0位：表示中断挂起

置1：表示没有挂起的中断

置0：表示至少有一个中断挂起

l  第[3:1]位：中断标识，这三位表示了对应UART0 Rx FIFO的中断。

001：表示发送中断(THRE)

010:  表示接收数据可用中断(RDA)

011:  表示接收线状态中断(RLS)

110:  表示字符超时中断(CTI)

l  第[7:4]:是保留位

注：

1.    U0IIR提供的状态码可用于指示一个挂起中断的中断源和优先级。

2.    在访问U0IIR过程中，中断被冻结

3.    如果在访问U0IIR时，产生了中断，该中断被记录。在下次访问U0IIR时可以读出，避免中断的丢失。

3>  中断服务函数程序：

/******************************************************  * * 名    称：IRQ_UART0()

* 功    能：串口UART0中断接收8个字节的数据

* 入口参数：无

* 出口参数：无

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

uint8  rcv_buf[8];          // UART0数据接收缓冲区

 

void   __irq IRQ_UART0(void)

{   uint8  i;

    uint32 data;

    data = U0IIR;                 //清除中断表示寄存器标志

    VICVectAddr = 0;             //清除中断

    for(i=0; i<8; i++)

    {

        rcv_buf[i] = U0RBR;      // 读取FIFO的数据

    }

}  

 

7.    看一个总程序：

 

/****************************************Copyright (c)************************************************** ** 西安邮电学院 ** graduate school ** XNMS实验室 ** Author:冀博 ** Time:2011年1月20日 ** http://blog.csdn.net/tigerjb ** **--------------File Info------------------------------------------------------------------------------- ** File name: UART0_while ** Last modified Date: 2011-01-20 ** Last Version: 1.0 ** Descriptions: 通过上位机给串口发送8字节数据，ARM2200接收到串口数据后，把数据又发送回上位机 **------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ /********************************************************************************** ** Modified by: TIGER0-JOHN ** Modified date: 2011-1-21 ** Version: 2.0 ** Descriptions: 测试成功 在用中断的时候在Startup.S文件中的InitStack子程序中，修改设置 系统模式堆栈处的代码为"MSR CPSR_c,#0x5f" 测试成功 ，在上面上发送16进制数时，每个之间用空格隔开 不加前缀 ********************************************************************************/ #include "config.h" uint8 recver_buffer[8]; uint8 rcv_new; /********************************************************** * 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) / bps; // 设置波特率 U0DLM = Fdiv >> 8; U0DLL = Fdiv & 0xff; U0LCR = 0x03; //清除除数锁存位，并设置工作模式模式 U0FCR = 0x81; // 使能FIFO，并设置触发点为8字节 U0IER = 0x01; // 允许RBR中断，即接收中断 } /********************************************************* * 名 称： IRQ_UART0 * 功 能： 串口UART0中断接收8个字节的数据 * 入口参数： 无 * 出口参数： 无 **********************************************************/ void __irq IRQ_UART0(void) { uint8 i; if( 0x04 == (U0IIR&0x0F) ) { rcv_new = 1; // 设置接收到新的数据标志,并清除中断标志位 for(i=0; i<8; i++) { recver_buffer[i] = U0RBR; // 读取FIFO的数据 } VICVectAddr = 0; } //清除中断 } /********************************************************** * 名称： Interrupt_Init * 功能： 初始化串口中断，给串口中断选择为向量中断， * 分配向量通道号1给串口 * 入口参数： 无 * 出口参数： 无 **********************************************************/ void Interrupt_Init (void) { VICIntSelect = 0x00000000; // 设置所有通道为IRQ中断 VICVectCntl0 = 0x26; // UART0中断通道分配到IRQ slot 0，即优先级最高 VICVectAddr0 = (int)IRQ_UART0; // 设置UART0向量地址 VICIntEnable = 0x00000040; // 使能UART0中断 } /********************************************************** * 名 称： UART0_SendByte * 功 能： 向串口发送字节数据，并等待发送完毕。 * 入口参数： data 要发送的数据 * 出口参数： 无 **********************************************************/ void UART0_SendByte(uint8 data) { U0THR = data; while(0 == (U0LSR & 0x40)); } /********************************************************** * 名称： UART0_SendBuf() * 功能： 通过串口发送一帧数据 * 入口参数： *buffer 存放一帧数据 * 出口参数： 无 **********************************************************/ void UART0_SendBuf(uint8 *buffer) { uint8 *pbuffer; uint8 i; for(pbuffer = buffer,i = 0;i < 8; i++) UART0_SendByte(*(pbuffer++)); } /********************************************************** * 名称： main()函数 * 功能： 上位机接收的数据开头两个字符为0x10,0x11, * 则原样输出，否次输出0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27 * 入口参数： *buffer 存放一帧数据 * 出口参数： 无 **********************************************************/ int main (void) { uint8 send_buffer[8] ={0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27}; //定义发送帧缓冲区 UART0_Init(115200); Interrupt_Init(); while(1) { if(1 == rcv_new) // 是否已经接收到8 Bytes的数据 { rcv_new = 0; // 清除标志 if(0x10 ==recver_buffer[0] && 0x11 == recver_buffer[1]) { UART0_SendBuf(send_buffer); } else { UART0_SendBuf(recver_buffer); } } } return 0; } /********************************************************************************************************* ** End Of File ********************************************************************************************************/

四.用中断编写发送函数

1.中断初始化

同上和用中断接收函数时的中断初始化是一样的

2.串口初始化

 1>串口初始化流程：

l  设置I/O引脚连接到UART0

l   置位除数锁存位，配置UART0帧格式

l  根据波特率计算分频值

l  设置波特率

l  清除除数锁存位，并设置工作模式

l  使能FIFO，并使TxFIFO复位

l  使能THRE中断

  2>串口初始化函数:

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

* 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

*                                  使能TxFIFO,和THRE中断

* 入口参数：            bps        串口波特率

* 出口参数：            无

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

void      UART0_Init(uint32 bps)

{

 

    uint16  Fdiv;

    PINSEL0 = (PINSEL0 & ~(0xf) | 0x05) ;  //设置UART0的引脚

    U0LCR = 0x83;         //置位除数锁存位，配置UART0帧格式

    Fdiv = (Fpclk>>4)/bps;  //根据波特率计算分频值

    U0DLM = Fdiv>>8;     //设置波特率

    U0DLL = Fdiv%256;

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

    U0FCR = 0x05;       // 使能TxFIFO,并使TxFIFO复位

    U0IER = 0x02;       // 使能THRE中断

  

}

3中断服务函数：

  1>中断服务函数流程：

l  清除串口中断标识寄存器

l  清除中断控制标识寄存器

  2>中断发送服务函数程序:

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

* 名    称：            UART0_Exception

* 功    能：            串口发送中断

* 入口参数：            无

* 出口参数：            data              发送的数据

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

void   __irq IRQ_UART0(void)

{  

  

uint32 data;

data = U0IIR;                                                 //清除中断表示寄存器标志

VICVectAddr = 0;                                              //清除中断

} 

4.   用串口中断发送函数的总程序：

/****************************************Copyright (c)************************************************** ** 西安邮电学院 ** graduate school ** XNMS实验室 ** Author:冀博 ** Time:2011年1月20日 ** http://blog.csdn.net/tigerjb ** **--------------File Info------------------------------------------------------------------------------- ** File name: UART0_while ** Last modified Date: 2011-01-20 ** Last Version: 1.0 ** Descriptions: 通过上位机给串口发送8字节数据，ARM2200接收到串口数据后，用中断方式把数据又发送回上位机 **------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ /********************************************************************************** ** Modified by: TIGER0-JOHN ** Modified date: 2011-1-21 ** Version: 2.0 ** Descriptions: 测试成功 在用中断的时候在Startup.S文件中的InitStack子程序中，修改设置 系统模式堆栈处的代码为"MSR CPSR_c,#0x5f" 测试成功 ，在上面上发送16进制数时，每个之间用空格隔开 不加前缀 ********************************************************************************/ #include "config.h" uint8 recver_buffer[8]; uint8 rcv_new; /**************************************************************************** * 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 * 使能TxFIFO,和THRE中断 * 入口参数： bps 串口波特率 * 出口参数： 无 ****************************************************************************/ void UART0_Init(uint32 bps) { uint16 Fdiv; PINSEL0 = (PINSEL0 & ~(0xf) | 0x05) ; //设置UART0的引脚 U0LCR = 0x83; //置位除数锁存位，配置UART0帧格式 Fdiv = (Fpclk>>4)/bps; //根据波特率计算分频值 U0DLM = Fdiv>>8; //设置波特率 U0DLL = Fdiv%256; U0LCR = 0x03; // 清除除数锁存位，并设置工作模式 U0FCR = 0x05; // 使能TxFIFO,并使TxFIFO复位 U0IER = 0x02; // 使能THRE中断 } /**************************************************************************** * 名 称： UART0_Exception * 功 能： 串口发送中断 * 入口参数： 无 * 出口参数： data 发送的数据 ****************************************************************************/ void __irq IRQ_UART0(void) { uint32 data; data = U0IIR; //清除中断表示寄存器标志 VICVectAddr = 0; //清除中断 } /********************************************************** * 名称： Interrupt_Init * 功能： 初始化串口中断，给串口中断选择为向量中断， * 分配向量通道号1给串口 * 入口参数： 无 * 出口参数： 无 **********************************************************/ void Interrupt_Init (void) { VICIntSelect = 0x00000000; // 设置所有通道为IRQ中断 VICVectCntl0 = 0x26; // UART0中断通道分配到IRQ slot 0，即优先级最高 VICVectAddr0 = (int)IRQ_UART0; // 设置UART0向量地址 VICIntEnable = 0x00000040; // 使能UART0中断 } /********************************************************** * 名 称： UART0_RcvByte * 功 能： 用查询方式接收一字节的数据 * 入口参数： 无 * 出口参数： data 要接收的数据 **********************************************************/ uint8 UART0_RcvByte(void) { uint8 rcv_data ; while((U0LSR&0X01)==0); //等待数据到达 rcv_data = U0RBR; //从U0RBR中读出接收到的数据 return rcv_data; //返回接收到的数据 } /********************************************************** * 名称： UART0_RecBuf() * 功能： 接收串口发送过来的帧数据， * 入口参数： *buffer 存放一帧数据 * 出口参数： 无 **********************************************************/ void UART0_RecBuf (uint8 *buffer) { uint8 *pbuffer; uint8 i; for(pbuffer = buffer, i = 0;i < 8; i++) { *(pbuffer++) = UART0_RcvByte(); } } /********************************************************** * 名称： main()函数 * 功能： 上位机接收的数据开头两个字符为0x10,0x11, * 则原样输出，否次输出0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27 * 入口参数： *buffer 存放一帧数据 * 出口参数： 无 **********************************************************/ int main (void) { uint8 i; uint8 send_buffer[8] ={0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27}; //定义发送帧缓冲区 UART0_Init(115200); Interrupt_Init(); while(1) { UART0_RecBuf(recver_buffer); //接收8字节数据 if(0x10 ==recver_buffer[0] && 0x11 == recver_buffer[1]) { for(i = 0;i < 8 ;i++) { U0THR = send_buffer[i]; //用中断发送每次8字节 } } else { for(i = 0;i < 8;i++) //用中断发送每次8字节 { U0THR = recver_buffer[i]; } } } return 0; } /********************************************************************************************************* ** End Of File ********************************************************************************************************/