学习 ARM 系列 -- FS2410 开发板上的串口通信编程

学习 ARM 系列 -- FS2410 开发板上的串口通信编程

一、目的
   串口通信我们并不陌生，我们经常用串口来进行数据传输，可并不清楚它是如何工作
的。那这一节我们就来揭开 ARM S3c2410 UART(Universal Asynchronous Receiver and
Transmitter) 串口通信的神秘面纱。

二、代码
   我们先来分析文件 crt0.s
  
   @ 文件 crt0.s
   @ 作用:设置堆栈指针
   .text
   .global _start
   _start:
    ldr sp, =1024*4
    bl main
   halt_loop:
    b halt_loop
  
   你可能会有疑问，这个汇编文件有什么用？呵呵，这是因为我们的串口通信代码要用 C
编写(用汇编可读性太差了)。可这又和这个 crt0.s 有什么关系呢？这得从 C 语言程序的
编译说起。C 语言程序执行的第一条指令并不在 main 函数里。当生成一个 C 语言程序时
编译器总是在我们的代码前加一段固定的代码--crt0.o，它是编译器自带的一个文件，用来
设置 C 程序的堆栈等，然后调用 main 函数。可惜在我们的裸板上它自带的 crt0.o 的代
码是不能运行的，我们得自己动手写，这就是为什么要有 crt0.s 这个文件。稍后你将看到，
这个 crt0.s 被编译成我们自己的 crt0.o 文件。

   /* 头文件 serl.h
    * 作用:定义相关寄存器、UART 初始化函数声明、串口读写函数的声明
    */
   #ifndef __SERL_H__
   #define __SERL_H__
  
   #define GPHCON  (*(volatile unsigned long *)0x56000070)
  
   /* PORT PULL-UP REGISTER*/
   #define GPHUP   (*(volatile unsigned long *)0x56000078)
  
   /* UART FIFO control register 0*/
   #define UFCON0  (*(volatile unsigned long *)0x50000008)
  
   /* UART line control register 0*/
   #define ULCON0  (*(volatile unsigned long *)0x50000000)
  
   /* UART control register 0*/
   #define UCON0   (*(volatile unsigned long *)0x50000004)
  
   /* UART modem control register 0*/
   #define UMCON0  (*(volatile unsigned long *)0x5000000C)
  
   /* UART baud rate divisor register 0*/
   #define UBRDIV0 (*(volatile unsigned long *)0x50000028)
  
   /* UART TX/RX status register 0*/
   #define UTRSTAT0 (*(volatile unsigned long *)0x50000010)
  
   /* UART transmit buffer register 0*/
   #define UTXH0 (*(volatile unsigned char *)0x50000020)
  
   /* UART receive buffer register 0*/
   #define URXH0 (*(volatile unsigned char *)0x50000024)
  
  
   #define TXD0_READY 0x2
   #define RXD0_READY 0x1
  
   void init_uart();
   void putc(unsigned char ch);
   unsigned char getc();
  
   #endif

   /* 文件 serl.c*/
   #include "serl.h"
  
   void init_uart() {
     GPHCON |= 0xa0; /* GPH2, GPH3 used as RXD0, TXD0*/
     GPHUP = 0x0c;   /* GPH2, GPH3 poll-up */
  
     ULCON0 = 0x03;  /* normal mode, no parity, one stop bit, 8-bit*/
     UCON0 = 0x05;   /* Loopback mode*/
     UFCON0 = 0x00;  /* not use FIFO*/
     UMCON0 = 0x00;  /* disable flow control*/
     UBRDIV0 = 12;   /* baud rate 57600*/
   }
  
   void putc(unsigned char ch) {
     while (!(UTRSTAT0 & TXD0_READY));
     UTXH0 = ch;
   }
  
   unsigned char getc(){
     while (! (UTRSTAT0 & RXD0_READY));
     return URXH0;
   }
  

我们选用最简单的方法，用 UART0 进行实验，用到的寄存器有8个多，初始化用去5
个，余下的3个用于接收、发送数据。初始化设置的代码说明如下：
   1. GPHCON 的 GPH2、GPH3用控制接收数据寄存器 RXD0 和发送数据寄存器 TXD0
      手册中GPH2、GPH3描述如下:

GPHCON	Bit	Description
GPH3	[7:6]	00 = Input	01 = Output
		10 = RXD0	11 = reserved
GPH2	[5:4]	00 = Input	01 = Output
		10 = TXD0	11 = Reserved

                                                                                                              
      所以
        GPHCON |= 0xa0
        GPHUP  |= 0x0c (上拉)

   2. ULCON0 设置为 0x03, 含义是正常操作模式、无校验、停止位1、8个数据位
   3. UCON0 设置为 0x05 表示发送、接收数据都使用查询方式
   4. UFCON0 设置为 0x00 为不使用 FIFO (每个UART内部都有一个16字节的发送和接收
      FIFO)
   5. UMCON0 设置为 0x00 为不使用流控
   6. UBRDIV0 设置为 12 含义为 波特率设为 57600， 由下面公式算得:
        UBRDIVn = (int) (PCLK/bps*16) - 1
      其中 PCLK = 12MHz

发送/接收数据的代码说明如下:
   1. UTRSTA0 (UART TX/RX status register 0 )
      bit[1]:无数据发送时自动设为1，我们要用串口发送数据时，先读此位以判断是否有
      数据正在发送。
      bit[0]:接收缓冲区是否有数据，如果有，此位自动设为1，我们需要读此位来判断是
      否接收到了数据。
   2. UTXH0: 把要发送的数据写入此寄存器
   3. URXH0: 读此寄存器会得到串口接收到的数据

  
   /*
    * 测试代码 main.c
    * 作用:将从串口接收的数据发回串口
    */
   #include "serl.h"
  
   int main(void) {
     unsigned char ch;
     init_uart();
     while (1) {
       ch = getc();
       /* 如果接收到的是回车符就发送回车和换行符*/
       if (ch == 0x0d) {
         putc(0x0d);
         putc(0x0a);
       }
       else {
         putc(ch);
       }
     }
   }
    

   # 文件 Makefile
   # 由代码文件生成目标文件,并连接目标文件
   # 最后将连接生成的目标文件转换成二进制格式
   main:crt0.s serl.c main.c
        arm-linux-gcc -c -o crt0.o crt0.s
        arm-linux-gcc -c -o serl.o serl.c
        arm-linux-gcc -c -o main.o main.c
        arm-linux-ld  -Ttext 0x00000000 crt0.o serl.o main.o -o main_tmp.o
        arm-linux-objcopy -O binary -S main_tmp.o main
   clean:
        rm -f *.o
        rm -f main

三、编译、烧写、测试
   Make 一下就会生成我们要的文件 main, 将其通过 JTAG 烧入 Nand Flash。用超级终
连接到开发板，注意波特率设为 57600，数据位 8，无奇偶校正，停止位1，无数据流控制。现
在 Reset 一下的开发板，在超级终上输入一些字符，看到你自己输入的字符了吗？呵呵，再试
一试回车，超级终端上是不是换到了新的一行? 这就是简单的串口通信!