第五讲 GPIO配置与UART串行通信.ppt

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1、S3C2440的异步串行通信UART概念l通用异步接收和发送UART（Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）协议作为一种低速通信协议,广泛应用于通信领域的各种场合。串行通讯的传输格式和电气特性l同步传输所有装置使用一个共同频率，其可由其中一个装置或是透过外部信号源所产生。所有传输位能与这频率同步。在时钟转变(上升或下降)后所定义的时间内，每一个所传输的位皆是有效的。接收器要读取每一个进来的位数据时，可以使用时钟的转变来加以决定。例：接收器能够在时钟的上升或是下降边缘，或是透过侦测逻辑高准位与低准位来拴锁住传输进来的位数据。串行通讯的传输

2、格式和电气特性l异步传输其不需要频率引线。因为在每一条引线的终端皆会提供自己的频率。当然，每一个终端必须同意所设定频率频率，而且所有的频率必须在相当小的误差范围内。在每一个所传输的字节中，包含了：l用来同步频率的开始位l数据位l一个或更多的停止位l其主要通知整个传输的字符组已经结束了。基本通讯概念l一般来说，微处理机与外围的通讯可区分为：串行通讯(Serial)l以位(bit)方式传送数据，它具有低故障率、低成本的优点，但传输速率较慢。l串行端口比并列端口稍微困难。在许多情形下，任何连接至串行端口的装置来说，有时还需将串行传输数据转换成并列端口后，才可使用。这部分功能可透过UART组件来实现。

3、并列通讯(parallel)l以字节(byte)或字符组(word)方式来传送数据，它具有高速率传输的优点，但是相对的成本高，故障率亦较高。基本通讯概念l不管是串行传输或并列传输，均包含下列三种方式：单向传输(Simplex)：l数据只能一个方向传递。任何时间都不能改变其数据传输方向。半双工传输(Half duplex)：l同一时间内只能单向传递资料，不同时间里，其数据传输的方向可以改变。全双工传输(Full duplex)：l数据于任何时间均可以以输入及输出来传递。三种通信方式串行通信的波特率l在串行通信中，用波特率来描述数据的传输速度。波特率是每秒钟传送的二进制位数，其单位是bps(bit

4、s per second)。l是衡量串行数据速度快慢的重要指标。异步串行通信要求通信双方的波特率必须相同。l典型串行传输的波特率有50、300、600、2400、4800、9600、19200、38400、57600以及115200等。3奇偶校验l在发送数据时，每个数据后要附加1个奇偶校验位，这个校验位可以为1也可以为0，用来保证包括奇偶校验位在内的所有传输的数据帧中1的的个数为奇数（奇校验）或1的个数为偶数（偶校验）。4数据帧格式5RS232、EIA-422和EIA-485标准lRS232接口是1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔公司、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用

5、于串行通讯的标准。l全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”l为扩展应用范围，EIA于1983年在EIA-422基础上制定了EIA-485标准，增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。S3C2440中的UART模块提供三个独立的异步串行I/O端口，每个都可以在中断和DMA两种模式下进行；支持最高波特率115.2 Kbps；每个UART通道包含2个64Byte FIFO分别提供给接收和传送如下图所列，为UART硬件方块图。S3C2440的UART控制器lS3C2440的UART可以进行以下

6、参数的设置：可编程的波特率红外收/发模式1或2个停止位5位、6位、7位或8位数据宽度和奇偶位校验。l波特率传送器可以PCLK、FCLK/n或UEXTCLK为时钟源。传送器和接收器包含64字节FIFO寄存器和移位寄存器。l当传送数据的时候，数据先写到FIFO然后复制到传送移位寄存器，然后从数据输出端口（TXDn）依次被移位输出。被接收的数据也同样从接收端口（RXDn）移位输入到移位寄存器，然后复制到FIFO中。S3C2440的UART控制器l在FIFO模式中，缓冲寄存器的所有64个字节都可作为FIFO寄存器使用，但是，在非FIFO模式中，仅有一个字节的缓冲寄存器可作为保持寄存器使用。l每个UAR

7、T包含波特率产生器、接收器、传送器和控制单元，且以n为变量标示。例如，RXD0与TXD0表示第一组UART，以此类推。UART传输方式l数据传送操作数据传送封包的格式是可编程的，其包含一个开始位，5到8个数据位，一个可选择的奇偶位和一个或两个停止位。这些可以通过行控制器(LUCONn)来设定。传送器能够产生传送中止信号。中止信号会迫使串行端口输出保持在逻辑0状态，这种状态保持一个传输包的时间长度。通常在一封包传输数据完整地传输完之后，在通过这个全0状态将中止信号传送给对方。中止信号传送之后，传送数据连续放到FIFO中（在不使用FIFO模式下，将被放到输出保持寄存器）。UART传输方式l数据接收

8、操作与数据传送一样，数据接收的封包也是可程序化的，其包含一个开始位，5到8个数据位，一个可选择的奇偶位和一个位或两个停止位。它们也都是透过行控制器（ULCONn）来设定的。接收器能够检测溢出错误，奇偶校验错误，帧错误和传输中断，每种情况下都将会将一个错误旗标位。UART应用方式l数据接收与接收缓冲寄存器当串行传输执行时，所要传输出去或是接收进来的的数据需要放置到特定的寄存器中。针对传送的部分可以使用UART传送缓冲区寄存器(保存寄存器&FIFO 寄存器)（UTXHn），针对接收的部分则可以使用UART接收缓冲区寄存器(保存寄存器&FIFO 寄存器)（URXHn）。UART应用方式l数据接收与接

9、收过程的状态侦测当串行传输执行时，传输或是接收的过程需要去判断是否可以传送或者是否可以去接收。因此，可以使用UART TX/RX状态寄存器（UTRSTATn）的bit-02来判断是否可以传送或是接收资料。UART应用方式2自动流量控制（AFC）：l S3C44B0和S3C2410支持带有nRTS和nCTS信号的自动流量控制。如果希望连接UART到调制解调器，禁止UMCONn寄存器的自动流量控制位，然后通过软件控制nRTS的信号。UART应用方式3自循环模式(Loopback Mode)lS3C2440提供一个测试模式称为自环模式，以解决在通信连接时的错误。在此模式下，接收的数据被直接发送。l该

10、模式通过设定控制寄存器(UCONn)中相应位决定。UART应用方式l4红外模式：lS3C44B0/S3C2410的UART模块支持红外（IR）发送和接收，可以通过设置UART行控制寄存器（ULCONn)中的红外模式位选定。红外模式功能框图 波特率产生器l每个UART的波特率发生器为传输提供了串行移位频率。l波特率产生器的时钟源可以是从S3C2440的PCLK,FCLK/Nh和UEXTCLK中选择。l波特率由时钟源频率16分频和UART波特率除数寄存器（UBRDIVn）指定的16-bit除数决定。lUBRDIVn的值可以按照下式确定：除数的范围为1到（216-1）。例如，如果波特率为115,20

11、0 bps，且时钟频率为40MHz的话，则UBRDIVn数值为：UBRDIVn=（int）(40000000/(115200*16)-1 =(int)(21.7)-1 =21-1=20S3C2440的UART相关寄存器lUART行控制寄存器（ULCONn）lUART控制寄存器（UCONn）lUART FIFO控制寄存器（UFCONn）lUART MODEM控制寄存器（UMCONn）lUART传送缓冲寄存器(UTXH0)lUART接收缓冲寄存器(URXH0)lUART传送接收状态寄存器(UTRSTATn)lUART 波特率除数寄存器（UBRDIV）S3C2440的UART相关寄存器lUART行控

12、制寄存器（ULCONn）行控制寄存器，主要用来规定传输封装的格式。在UART硬件区块中，包含了ULCON0，ULCON1与ULCON2等三个UART行控制寄存器。S3C2440的UART相关寄存器lUART控制寄存器（UCONn）在UART硬件区块中，包含了UCON0，UCON1与UCON2等三个UART控制寄存器。S3C2440的UART相关寄存器lUART FIFO控制寄存器（UFCONn）在UART硬件区块中，包含了UFCON0，UFCON1与UFCON2等三个UART FIFO控制寄存器。lUART MODEM控制寄存器（UMCONn）在UART硬件区块中，包含了UMCON0与 UMC

13、ON1等两个UART MODEM控制暂。lUART传送接收状态寄存器（UART TX/RX STATUS REGISTER）UART错误状态寄存器UART错误状态寄存器UART FIFO状态寄存器（UART FIFO STATUS REGISTER）UART传送缓冲寄存器UART TRANSMIT BUFFER REGISTER(HOLDING REGISTER&FIFO REGISTER)UART接收缓冲寄存器UART RECEIVE BUFFER REGISTER(HOLDING REGISTER&FIFO REGISTER)UART 波特率除数寄存器（UBRDIV）S3C2440的UART接口UART外围电路谢谢！