GNU ARM汇编--(七)s3c2440的串口控制

在配置完s3c2440的系统时钟后,我们来控制串口.之所以将串口放在这么靠前,是因为串口会给我们带来更多的信息.在没有串口的时候,uboot启动阶段只能靠led来显示一些信息.那么有了串口,debug就方便很多了.在工作中,一般情况下,很少有机会用jtag口加上昂贵的codeviser工具进行debug,也很少用gdb进行远程debug的,用的最多的还是打开debug的define来分析确定问题.

        还是从s3c2440的datasheet开始:

        s3c2440A的UART提供3个独立的异步串行IO口,每一个都支持中断和DMA.换句话来说,UART可以产生中断请求或DMA请求来在CPU和UART之间传输数据.UART在系统时钟下最高支持115200的波特率.如果使用UEXTCLK的话,UART可以工作在更高速的时钟下.每个UART通道都有来年各个64字节的FIFO,一个是接收用的,一个是发送用的.

        UART包括可编程的波特率,IR发送/接受,一或两个停止位,5/6/7/8个数据位和奇偶校验.

        每个UART包括一个波特率产生器,发送器,接收器和一个控制单元.波特率产生器可以由PCLK FCLK/n 或者UEXTCLK来锁定.发送器和接收器包含64字节的FIFO和数据移位器.数据首先写到FIFO中,然后在发送之前复制到发送器的移位器.最后数据移位通过TxDn数据发送管脚发送出去.同样的,接收的数据通过RxDn接收数据管脚移位进来,然后从移位器拷贝到FIFO中.

        UART的框图如下:

值得说的是:在FIFO模式下,buffer寄存器的所有64个字节都被用作FIFO寄存器.而在非FIFO模式下,buffer寄存器只有一个字节被用于Holding寄存器.

        串口的操作:

        串口操作包括如下:数据发送,数据接收,中断产生,波特率产生,loopback模式,IR模式和自动流控制.

        数据发送:

        发送的数据帧是可编程的.它包括一个开始位,5到8个数据位,一个可选的校验位和1到2个停止位,这些都在ULCONn寄存器中控制.发送器可以产生终止条件,可以在一个数据帧的发送时间内强制串口输出为逻辑0.在当前的传输数据发送完成后会发送一个终止信号,在终止信号发送后,它会继续发送数据到Tx FIFO(而在非FIFO模式下是Tx holding寄存器).

        数据接收:

        和发送一样,接收的数据帧也是可编程的.它包括一个开始位,5到8个数据位,一个可选的校验位和1到2个停止位(ULCONn中设置).接收器可以探测overrun错误\parity错误\frame错误和终止条件,每一个都会设置一个错误标记.

        overrun错误:在旧的数据被读完之前新的数据覆盖了旧的数据

        parity错误:接收器探测到一个未知的校验条件

        frame错误:接收数据没有有效的停止位

        终止条件:RxDn输入在长于一个帧传输时间的期间内保持为逻辑0

        中断/DMA请求产生

        每个UART有7个状态信号(Tx/Rx/error):overrun error,parity error,frame error,break,接收缓冲数据准备,发送缓冲空和发送移位器空.所有都由对应的UART状态寄存器(UTRSTATn/UERSTATn)来指示.

        overrun错误,parity错误,frame错误和终止条件都是接收错误状态.如果UCONn的接收错误状态中断使能位被置位,每一个错误都可以引起接收错误状态中断请求.当一个接收错误状态中断请求被探测到,可以通过读UERSTSTn来识别.

        当在FIFO模式下接收器将数据从接收器的移位器发送到接收器的FIFO寄存器,接收的数据达到了Rx FIFO的触发线,Rx中断产生.如果在控制寄存器(UCONn)接收模式被选为1(中断请求或轮循模式).在非FIFO模式下,将数据从接收器的移位器发送到接收holding寄存器会引起Rx中断(中断请求和轮循模式下).

        当发送器从发送器的FIFO寄存器发送数据到移位寄存器时,发送器的FIFO中存留的数据数量小于Tx FIFO的触发线时,Tx中断产生,如果控制寄存器的发送模式被选为中断请求或者轮循模式.在非FIFO模式下,在中断请求和轮循模式下从发送器的Holding寄存器发送数据到发送器的移位器会引起Tx中断.

        如果控制寄存器的接收模式和发送模式选为DMA请求模式,在上面提到的条件下DMA请求会取代Tx或者Rx中断请求.

        UART错误状态FIFO

        UART除了有Rx FIFO寄存器外还有错误状态FIFO.错误状态FIFO会指明在FIFO寄存器中哪个数据在接收时是错误的.当有错的数据被读出时,错误中断就产生.为了清除错误状态FIFO,有错误的URXHn和UERSTATn就必须被读出.

        波特率的产生:

        每个UART的波特率产生器为发送器和接收器提供特定的时钟.波特率产生器的时钟源可以选为内部系统时钟或者UEXTCLK.换句话说,被除数由UCONn寄存器的时钟选择确定.波特率的时钟由源时钟(PCLK\FCLK/n\UEXTCLK)除以16和UART波特率除数寄存器(UBRDIVn)中的16bit除数.

        公式如下:

        UBRDIVn = (int)( UART clock / ( buad rate x 16) ) –1

        ( UART clock: PCLK, FCLK/n or UEXTCLK )

        接下来看各个寄存器的描述:

        UART LINE CONTROL REGISTER

        ULCONn用来配置每一帧数据的格式的:

根据上图,配置如下:

        IR mode[6] = 0(普通模式)    Parity Mode[5:3] = 0xx(无校验)        Number of Stop Bit[2] = 0(一个停止位)

        word Length[1:0] = 11(8-bits)

        UART CONTROL REGISTER

        如果Uart的时钟源用FCLK/n,那么FCLK Divider就是配置这个n的

        这个地方就是配置Uart的时钟源

        Tx Interrupt Type    [9]    中断请求类型:0是Pulse 1是Level

        Rx Interrupt Type    [8]    中断请求类型:0是Pulse 1是Level

        Rx Time Out Enable    [7]    在FIFO使能的情况下,是否打开Rx Time Out中断  0是关闭  1是打开

        Rx Error Status Interrupt Enable    [6]    使能Uart对异常产生中断,比如各种错误    0是关闭    1是打开

        Loopback Mode    [5]    回环模式    0是普通模式    1是回环模式

        Send Break Signal    [4]    是否发送终止信号    0是正常    1是发送终止信号

        Transmit Mode    [3:2]    决定使用哪种功能来写数据到发送缓冲寄存器   01中断请求或轮循模式

        Receive Mode    [3:2]    决定使用哪种功能来从接收缓冲寄存器读数据    01中断请求或轮循模式

        UART FIFO CONTROL REGISTER

        UART MODEM CONTROL REGISTER

        这个和MODEM控制相关,设置为默认值就行.

        UART TX/RX STATUS REGISTER

        这个寄存器是只读的,负责反映发送接收的状态

        UART ERROR STATUS REGISTER

        这个寄存器也是只读的,负责反映错误状态

        UART FIFO STATUS REGISTER

        这个寄存器也是只读的,负责反映FIFO的状态

        UART MODEM STATUS REGISTER

        这个寄存器是MODEM状态的,不用管它

        UART TRANSMIT BUFFER REGISTER (HOLDING REGISTER & FIFO REGISTER)

        发送缓冲寄存器:FIFO模式下叫FIFO寄存器,非FIFO模式下叫Holding寄存器

        需要注意的就是大小端

        UART RECEIVE BUFFER REGISTER (HOLDING REGISTER & FIFO REGISTER)

        接收缓冲寄存器:FIFO模式下叫FIFO寄存器,非FIFO模式下叫Holding寄存器

        UART BAUD RATE DIVISOR REGISTER

        波特率除数寄存器

        UBRDIVn = (int)( UART clock / ( buad rate x 16) ) –1
        ( UART clock: PCLK, FCLK/n or UEXTCLK )

       看完datasheet后,我们看一下TQ2440的原理图:

        

由原理图可以看出,TQ2440使用的UART0,我们用MAX232芯片做电平转换.

        有了datasheet和原理图,下面就开始写汇编代码了:

        时钟初始化和uart初始化用汇编写的:

@.extern    uart_test

.equ    GPBCON, 0x56000010
.equ    GPBDAT,  0x56000014

.equ GPB5_out,  (1<<(5*2))
.equ GPB6_out,  (1<<(6*2))
.equ GPB7_out,  (1<<(7*2))
.equ GPB8_out,  (1<<(8*2))

.equ    GPHCON, 0x56000070
.equ    GPHDAT, 0x56000074

.equ GPBVALUE,    (GPB5_out | GPB6_out | GPB7_out | GPB8_out)

.equ    LOCKTIME, 0x4c000000
.equ    MPLLCON, 0x4c000004
.equ    UPLLCON, 0x4c000008
.equ    M_MDIV, 92
.equ   M_PDIV, 1
.equ    M_SDIV, 1
.equ    U_MDIV, 56
.equ   U_PDIV, 2
.equ    U_SDIV, 2

.equ    CLKDIVN, 0x4c000014
.equ    DIVN_UPLL, 0
.equ    HDIVN,  1
.equ    PDIVN,  1    @FCLK : HCLK : PCLK = 1:2:4


.equ    ULCON0, 0x50000000
.equ    IR_MODE,    0x0   @[6]正常模式
.equ    Parity_Mode,    0x0 @[5:3]无校验位
.equ    Num_of_stop_bit,  0x0  @[2]一个停止位
.equ    Word_length,    0b11    @[1:0]8个数据位

.equ    UCON0,  0x50000004
.equ    FCLK_Div,   0   @[15:12]  时钟源选择用PCLK,所以这里用默认值
.equ    Clk_select, 0b00    @[11:10] 时钟源选择使用PCLK
.equ    Tx_Int_Type, 1  @[9]  中断请求类型为Level
.equ    Rx_Int_Type, 0 @1  @[8]  中断请求类型为Level
.equ    Rx_Timeout, 0  @[7]
.equ    Rx_Error_Stat_Int, 1 @[6]
.equ    Loopback_Mode, 0 @[5]  正常模式
.equ    Break_Sig,  0 @[4] 不发送终止信号
.equ    Tx_Mode,    0b01 @[3:2]  中断请求或轮循模式
.equ    Rx_Mode,    0b01 @[1:0]  中断请求或轮循模式

.equ    UFCON0, 0x50000008
.equ    Tx_FIFO_Trig_Level, 0b00 @[7:6]
.equ    Rx_FIFO_Trig_Level, 0b00 @[5:4]
.equ    Tx_FIFO_Reset,  0b0 @[2]
.equ    Rx_FIFO_Reset,  0b0 @[1]
.equ    FIFO_Enable,    0b0 @[0] 非FIFO模式

.equ    UMCON0, 0x5000000C    @这个寄存器可以不管的
.equ    UTRSTAT0,   0x50000010
.equ    UERSTAT0,   0x50000014
.equ    UFSTAT0,    0x50000018
.equ    UMSTAT0,    0x5000001C
.equ    UTXH0,      0x50000020   @(L 小端)
.equ    URXH0,      0x50000024   @(L 小端)

.equ     UBRDIV0,    0x50000028
.equ     UBRDIV,    0x35   @PCLK=400M/4=100M   UBRDIV = (int)(100M/115200/16) - 1 = 53 = 0x35


.global _main
_main:

    ldr r0,=GPBCON

    ldr r1,=0x15400
    str r1, [r0]

    ldr r2,=GPBDAT

    bl clock_setup
        bl uart_init
    bl delay


       ldr lr, =loop
       @bl  uart_test  dd
    ldr pc, _uart_test

_uart_test: .word uart_test
loop:
        b loop                                               @ 死循环

ledloop:

    ldr r1,=0x1c0
    str r1,[r2]
    bl delay

    ldr r1,=0x1a0
    str r1,[r2]
    bl delay

    ldr r1,=0x160
    str r1,[r2]
    bl delay

    ldr r1,=0x0e0
    str r1,[r2]
    bl delay


    b ledloop

clock_setup:

    ldr r0,=LOCKTIME
    ldr r1,=0xffffffff
    str r1, [r0]

    ldr r0,=CLKDIVN
    ldr r1,=(DIVN_UPLL<<3) | (HDIVN<<1) | (PDIVN<<0)
    str r1, [r0]

    ldr r0,=UPLLCON
    ldr r1,=(U_MDIV<<12) | (U_PDIV<<4) | (U_SDIV<<0)   @Fin=12M  UPLL=48M
    str r1, [r0]
    nop
    nop
    nop
    nop
    nop
    nop
    nop
    ldr r0,=MPLLCON
    ldr r1,=(M_MDIV<<12) | (M_PDIV<<4) | (M_SDIV<<0)    @Fin=12M  FCLK=400M
    str r1, [r0]



    mov pc,lr

uart_init:
    ldr r0,=GPHCON
    ldr r1,=0x2aaaa     @配置GPIO复用规则为串口
    str r1, [r0]

    ldr r0,=ULCON0
    ldr r1,=(IR_MODE<<6) | (Parity_Mode<<3) | (Num_of_stop_bit<<2) | (Word_length<<0)    @
    str r1, [r0]

    ldr r0,=UCON0
    ldr r1,=(FCLK_Div<<12) | (Clk_select<<10) | (Tx_Int_Type<<9) | (Rx_Int_Type<<8) | (Rx_Timeout<<7) | (Rx_Error_Stat_Int<<6) |(Loopback_Mode<<5) | (Break_Sig<<4) | (Tx_Mode<<2) | (Rx_Mode<<0)
    str r1, [r0]

    ldr r0,=UFCON0
    ldr r1,=(Tx_FIFO_Trig_Level<<6) | (Rx_FIFO_Trig_Level<<4) | (Tx_FIFO_Reset<<2) | (Rx_FIFO_Reset<<1) | (FIFO_Enable<<0)    @
    str r1, [r0]

    ldr r0,=UBRDIV0
    ldr r1,=(UBRDIV<<0)
    str r1, [r0]

        mov pc,lr

delay:
    @ldr r3,=0x4ffffff
    ldr r3,=0xfffff

delay1:
    sub r3,r3,#1

    cmp r3,#0x0

    bne delay1

    mov pc,lr

@.extern	uart_test

.equ    GPBCON, 0x56000010  
.equ    GPBDAT,  0x56000014  

.equ GPB5_out,  (1<<(5*2))  
.equ GPB6_out,  (1<<(6*2))  
.equ GPB7_out,  (1<<(7*2))  
.equ GPB8_out,  (1<<(8*2))  

.equ	GPHCON,	0x56000070
.equ	GPHDAT,	0x56000074
      
.equ GPBVALUE,    (GPB5_out | GPB6_out | GPB7_out | GPB8_out)  

.equ	LOCKTIME, 0x4c000000
.equ	MPLLCON, 0x4c000004
.equ	UPLLCON, 0x4c000008
.equ	M_MDIV, 92
.equ   M_PDIV, 1
.equ	M_SDIV, 1
.equ	U_MDIV, 56
.equ   U_PDIV, 2
.equ	U_SDIV, 2

.equ	CLKDIVN, 0x4c000014
.equ	DIVN_UPLL, 0
.equ	HDIVN,	1
.equ	PDIVN,	1    @FCLK : HCLK : PCLK = 1:2:4


.equ    ULCON0, 0x50000000
.equ    IR_MODE,    0x0   @[6]正常模式
.equ    Parity_Mode,    0x0 @[5:3]无校验位
.equ    Num_of_stop_bit,  0x0  @[2]一个停止位
.equ    Word_length,    0b11    @[1:0]8个数据位

.equ    UCON0,  0x50000004
.equ    FCLK_Div,   0   @[15:12]  时钟源选择用PCLK,所以这里用默认值
.equ    Clk_select, 0b00    @[11:10] 时钟源选择使用PCLK
.equ    Tx_Int_Type, 1  @[9]  中断请求类型为Level
.equ    Rx_Int_Type, 0 @1  @[8]  中断请求类型为Level
.equ    Rx_Timeout, 0  @[7]
.equ    Rx_Error_Stat_Int, 1 @[6]
.equ    Loopback_Mode, 0 @[5]  正常模式
.equ    Break_Sig,  0 @[4] 不发送终止信号
.equ    Tx_Mode,    0b01 @[3:2]  中断请求或轮循模式
.equ    Rx_Mode,    0b01 @[1:0]  中断请求或轮循模式

.equ    UFCON0, 0x50000008
.equ    Tx_FIFO_Trig_Level, 0b00 @[7:6]
.equ    Rx_FIFO_Trig_Level, 0b00 @[5:4]
.equ    Tx_FIFO_Reset,  0b0 @[2]
.equ    Rx_FIFO_Reset,  0b0 @[1]
.equ    FIFO_Enable,    0b0 @[0] 非FIFO模式

.equ    UMCON0, 0x5000000C    @这个寄存器可以不管的
.equ    UTRSTAT0,   0x50000010
.equ    UERSTAT0,   0x50000014
.equ    UFSTAT0,    0x50000018
.equ    UMSTAT0,    0x5000001C
.equ    UTXH0,      0x50000020   @(L 小端)
.equ    URXH0,      0x50000024   @(L 小端)

.equ	 UBRDIV0,    0x50000028
.equ	 UBRDIV,	0x35   @PCLK=400M/4=100M   UBRDIV = (int)(100M/115200/16) - 1 = 53 = 0x35


.global _main  
_main: 

	ldr r0,=GPBCON

	ldr r1,=0x15400
	str r1, [r0]

	ldr r2,=GPBDAT

	bl clock_setup
    	bl uart_init
	bl delay


       ldr lr, =loop                            
       @bl  uart_test  dd             
 	ldr	pc, _uart_test

_uart_test:	.word uart_test
loop:
     	b loop                                               @ 死循环

ledloop:

	ldr r1,=0x1c0
	str r1,[r2]
	bl delay

	ldr r1,=0x1a0
	str r1,[r2]
	bl delay

	ldr r1,=0x160
	str r1,[r2]
	bl delay

	ldr r1,=0x0e0
	str r1,[r2]
	bl delay


	b ledloop

clock_setup:

	ldr r0,=LOCKTIME
	ldr r1,=0xffffffff
	str r1, [r0]

	ldr r0,=CLKDIVN
	ldr r1,=(DIVN_UPLL<<3) | (HDIVN<<1) | (PDIVN<<0)
	str r1, [r0]

	ldr r0,=UPLLCON
	ldr r1,=(U_MDIV<<12) | (U_PDIV<<4) | (U_SDIV<<0)   @Fin=12M  UPLL=48M
	str r1, [r0]
	nop
	nop
	nop
	nop
	nop
	nop
	nop
	ldr r0,=MPLLCON
	ldr r1,=(M_MDIV<<12) | (M_PDIV<<4) | (M_SDIV<<0)    @Fin=12M  FCLK=400M
	str r1, [r0]



	mov pc,lr

uart_init:
	ldr r0,=GPHCON
	ldr r1,=0x2aaaa     @配置GPIO复用规则为串口
	str r1, [r0]

	ldr r0,=ULCON0
	ldr r1,=(IR_MODE<<6) | (Parity_Mode<<3) | (Num_of_stop_bit<<2) | (Word_length<<0)    @
	str r1, [r0]

	ldr r0,=UCON0
	ldr r1,=(FCLK_Div<<12) | (Clk_select<<10) | (Tx_Int_Type<<9) | (Rx_Int_Type<<8) | (Rx_Timeout<<7) | (Rx_Error_Stat_Int<<6) |(Loopback_Mode<<5) | (Break_Sig<<4) | (Tx_Mode<<2) | (Rx_Mode<<0)
	str r1, [r0]

	ldr r0,=UFCON0
	ldr r1,=(Tx_FIFO_Trig_Level<<6) | (Rx_FIFO_Trig_Level<<4) | (Tx_FIFO_Reset<<2) | (Rx_FIFO_Reset<<1) | (FIFO_Enable<<0)    @
	str r1, [r0]

	ldr r0,=UBRDIV0
	ldr r1,=(UBRDIV<<0)
	str r1, [r0]

    	mov pc,lr

delay:
	@ldr r3,=0x4ffffff
	ldr r3,=0xfffff

delay1:
	sub r3,r3,#1

	cmp r3,#0x0

	bne delay1

	mov pc,lr

        UART的测试代码用C写的:

uart_test.c:

#include "uart_test.h"

char uart_GetByte(void)
{
        while(!(rUTRSTAT0 & 0x1));   //Wait until THR is empty.
            return RdURXH0();
}


void uart_GetString(char *pt)
{
    while(*pt)
        uart_GetByte();
}


void uart_SendByte(int data)
{

        if(data=='\n')
        {
            while(!(rUTRSTAT0 & 0x2));
            WrUTXH0('\r');
        }
        while(!(rUTRSTAT0 & 0x2));   //Wait until THR is empty.
        WrUTXH0(data);

}

//====================================================================
void uart_SendString(char *pt)
{
    while(*pt)
           uart_SendByte(*pt++);
}


void uart_test(void)
{

    char str[20] = "\nhello world\n";
    int a = 97;
    //while(1)
    //  uart_SendByte(a);
    uart_SendString(str);
    char s = uart_GetByte();
    //if(s == 'a')
    if(s == 97)
        rGPBDAT = 0x1c0;
    //uart_SendByte(a);
    //uart_SendByte(97);
    //uart_SendByte('a');
    uart_SendByte((int)s);
    uart_SendByte((int)'s');
}

#include "uart_test.h"

char uart_GetByte(void)
{
		while(!(rUTRSTAT0 & 0x1));   //Wait until THR is empty.
			return RdURXH0();
}


void uart_GetString(char *pt)
{
	while(*pt)
		uart_GetByte();
}


void uart_SendByte(int data)
{
	
		if(data=='\n')
		{
			while(!(rUTRSTAT0 & 0x2));
			WrUTXH0('\r');
		}
		while(!(rUTRSTAT0 & 0x2));   //Wait until THR is empty.
		WrUTXH0(data);

}               

//====================================================================
void uart_SendString(char *pt)
{
	while(*pt)
	       uart_SendByte(*pt++);
}


void uart_test(void)
{
	
	char str[20] = "\nhello world\n";
	int a = 97;
	//while(1)
	//	uart_SendByte(a);	
	uart_SendString(str);
	char s = uart_GetByte();
	//if(s == 'a')
	if(s == 97)
		rGPBDAT = 0x1c0;
	//uart_SendByte(a);
	//uart_SendByte(97);
	//uart_SendByte('a');
	uart_SendByte((int)s);
	uart_SendByte((int)'s');
}

uart_test.h:

//#define WrUTXH0(ch) (*(volatile unsigned char *)0x50000023)=(unsigned char)(ch)
#define WrUTXH0(ch) (*(volatile unsigned char *)0x50000020)=(unsigned char)(ch)
#define RdURXH0() (*(volatile unsigned char *)0x50000024)
#define rUTRSTAT0   (*(volatile unsigned *)0x50000010)  //UART 0 Tx/Rx status

#define    rGPBDAT   (*(volatile unsigned *)0x56000014)

//#define WrUTXH0(ch) (*(volatile unsigned char *)0x50000023)=(unsigned char)(ch)
#define WrUTXH0(ch) (*(volatile unsigned char *)0x50000020)=(unsigned char)(ch)
#define RdURXH0() (*(volatile unsigned char *)0x50000024)
#define rUTRSTAT0   (*(volatile unsigned *)0x50000010)	//UART 0 Tx/Rx status

#define    rGPBDAT   (*(volatile unsigned *)0x56000014)  

到此,使用串口的轮循模式,可以实现串口的正常收发功能了～～

中断模式还没写,这个等到后面全面研究uboot的时候再回头看,uboot用哪种模式,应该就说明那种方式好,到时侯再实现吧