iTop-4412 裸机程序（十三）- 串口初始化

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Exynos4412 串口介绍

见 《SEC_Exynos4412_Users Manual_Ver.1.00.00.pdf》Section.28 Universal Asynchronous Receiver and Transmitter

• Exynos4412 中的通用异步接收和发送器(UART)提供 4 个独立通道，具有通用异步和串行输入/输出(I/O)端口(CH0 到 CH3)。它还提供一个与全球定位系统(GPS)通信的专用通道(CH4)。所有端口都基于中断或基于 DMA 的模式运行。UART 生成一个中断或 DMA 请求在 CPU 和UART 之间传输数据。UART 支持z最大 3Mbps的比特率。每个 UART 通道包含两个 FIFO(先进先出队列)接收和传输数据。

串口框图

UART - Universal Asynchronous Receiver and Transmitter，通用异步接收器与发送器。从串口的名字上就可以得知串口的一些特性：异步、接收器与发送器。从下图我们可以得知 Exynos4412 的一些工作原理。

• 串口具有一个发送缓存区和一个接收缓存区。在 non-FIFO 模式下只能缓存一个字节的数据。在 FIFO 模式缓存的数据由 FIFO 寄存器决定。
• 串口工作的时钟由一个波特率发生器产生，波特率发生器实际上是一个分频器，将从 Peripheral Bus 得到的时钟分频供给串口使用。由下图可知，该总线时钟的时钟域是 PERI-L，典型的时钟频率是 100MHz
  

串口的三种常见模式

由于在普通模式下，发送缓存区和接收缓存区只有一字节，所以发送和接收数据就需要CPU不断地切换上下文，效率低下。所以一般需要其他方式扩大发送和接收缓存区。

• FIFO
  FIFO(First In First Out，先进先出)，是一种先进先出的数据缓存器，他与普通存储器的区别是没有外部读写地址线。详细的本篇博客不作介绍，可以参考《深入理解FIFO（包含有FIFO深度的解释）》一文

• DMA
  DMA(Direct memory access，直接内存访问)。DMA本来是DSP中的一种技术。DMA技术的核心就是在交换数据时不需要CPU参与，模块可以自己完成

• Ir-Mode
  Exynos 4412 UART模块支持红外(IR)传输和接收。

  红外通信的原理是发送方固定间隔时间向接收方发送红外信号（表示1或0）或者不发送红外信号（表示0或者1），接收方每隔固定时间去判断有无红外线信号来接收1和0.

  红外通信和串口通信非常像，都是每隔固定时间发送1或者0（判断1或0的物理方式不同）给接收方来通信。

串口初始化

串口初始化可以分成以下几个步骤：

1. 时钟初始化
   由图Table7-1可知，UART使用的时钟总线是 PERI-L，时钟典型值是 100MHz。
   由上图可知，串口的时钟由CLK_SRC_PERIL0和CLK_DIV_PERIL0控制。我们选择SCLK_{MPLL_USER_T}和8分频
   SCLK_MPLL的时钟在时钟初始化已知为800MHz，这样就可以得到100MHz的串口时钟信号。
2. 设置串口模式
   串口模式由GPIO控制，需要将串口对应的GPIO口设置为串口模式。
3. 设置数据位、停止位、奇偶校验位、其他串口配置
   由ULCON_n、UCON_n、UFCON_n、UMCON_n寄存器控制
4. 设置波特率
   波特率的计算由UBRDIV_n和UFRACVAL_n寄存器控制，计算方式如下：

DIV_VAL = UBRDIVn + UFRACVALn/16
DIV_VAL = (SCLK_UART/(bps * 16)) - 1
例如在100MHZ的串口时钟信号下计算得到115200bps的波特率，则	
DIV_VAL = (100000000/(115200 * 16)) – 1 = 13.02 – 1 = 12.02
UBRDIVn = 12 (integer part of DIV_VAL)
UFRACVALn/16 = 0.02
UFRACVALn = 0

5. 读写缓存区及对应状态寄存器
   UTXH_n：发送缓存区
   URXH_n：接收缓存区
   UTRSTAT_n：读写缓存区状态

2022年06月14日

Kilento