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嵌入式Linux裸机开发（七）——UART串口通信

2019-07-13 00:03发布

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嵌入式Linux裸机开发（七）——UART串口通信

一、UART串口通信简介

    通用异步收发器简称UART,即UNIVERSAL ASYNCHRONOUS RECEIVER AND TRANSMITTER， 它用来传输串行数据。发送数据时， CPU 将并行数据写入UART，UAR按照一定的格式在一根电线上串 行发出；接收数据时， UART检测另一根电线的信号，将串行收集在缓冲区中， CPU 即可读取 UART 获得这些数据。 在 S5PV210中， UART提供了 4 对独立的异步串口I/O端口，有4个独立的通道，每个通道可以工作于DMA模式或者中断模式。其中，通道0有 256byte 的的发送FIFO和 256byte 的接收FIFO，通道1有64byte 的的发送FIFO和64byte的接收FIFO，而通道 2和3只有16byte 的的发送FIFO。UART使用标准的TTL/CMCOS 逻辑电平来表示数据，为了增强数据抗干扰能力和提高传输长度，通常将TTL/CMOS逻辑电平转换为 RS-232 逻辑电平。

二、S5PV210串口通信接口

1、S5PV210 UART接口

S5PV210的UART结构图如下：wKiom1dWmF3hlD_JAAC8PLdbSIo085.pngUART串口控制器包含发送器和接收器两部分，发送器负责SoC向外部发送信息，接收器负责从外部接收信息到SoC。发送器由发送缓冲区和发送移位器构成，将发送信息进行ascii编码，将一帧数据写到发送缓冲区，发送移位器将会自动从发送缓冲区中取出一帧数据，自动移位，发送到TX。接收器由接收缓冲区和接收移位器构成，有信息需要接收时，接收移位器将收到的二进制数保存到接收缓冲区，收到一帧数据后发送一个中断给CPU，通知CPU读取接收缓冲区的数据。串口控制器的波特率发生器用于产生串口发送、接收的时钟频率，源时钟是APB总线时钟。

2、电路原理图查阅

    查阅smart210底板电路原理图UART部分：    S5PV210本身总共有4个串口，UART0和UART3已经经过RS232电平转换，分别对应于COM0和COM3，通过附带的交叉串口线和PC互相通讯。wKioL1dWmZHQt8IeAADZVhunHQk516.png3、查阅核心板电路图查阅核心板电路原理图UART相关部分，查找UART对应的GPIO引脚wKioL1dWmbvBTuMmAADPq6_yuQA488.png
UART COM0接口对应的GPIO引脚为GPA0

4、相关寄存器

GPA0CON（0xE0200000）：GPIO引脚控制寄存器 设置为0x22，打开COM0收发ULCON0（0xE290_0000）：奇偶校验位、数据位、停止位UCON0（0xE290_0004）：时钟源选择，模式选择UFCON0（0xE2900008）：FIFO模式UMCON0（0xE290000C）：流控制UTXH0（0xE2900020）：发送寄存器URXH0（0xE2900024）：接收寄存器UBRDIV0（0xE2900028）：波特率设置UDIVSLOT0（0xE290002C）：波特率设置波特率设置：DIV_VAL = (PCLK / (bps x 16)) 1
或
DIV_VAL = (SCLK_UART / (bps x 16)) 1UBRDIV0的值取DIV_VAL整数部分UDIVSLOT0的值通过DIV_VAL的小数部分乘以16得到的整数部分，通过查表得到：wKiom1dWmNzhBsThAAD9H0GDfn4478.png

三、UART串口通信代码实践

uart.c:#define    GPA0CON    ( *((volatile unsigned long *)0xE0200000) )#define    ULCON0     ( *((volatile unsigned long *)0xE2900000)#define    UCON0      ( *((volatile unsigned long *)0xE2900004) )#define    UFCON0     ( *((volatile unsigned long *)0xE2900008) )#define    UMCON0     ( *((volatile unsigned long *)0xE290000C) )#define    UTRSTAT0   ( *((volatile unsigned long *)0xE2900010) )#define    UERSTAT0   ( *((volatile unsigned long *)0xE2900014) )#define    UFSTAT0    ( *((volatile unsigned long *)0xE2900018) )#define     UMSTAT0     ( *((volatile unsigned long *)0xE290001C) ) #define     UTXH0     ( *((volatile unsigned long *)0xE2900020) )#define     URXH0     ( *((volatile unsigned long *)0xE2900024) )#define     UBRDIV0     ( *((volatile unsigned long *)0xE2900028) )#define     UDIVSLOT0     ( *((volatile unsigned long *)0xE290002C) )#define     UINTP0     ( *((volatile unsigned long *)0xE2900030) )#define     UINTSP0     ( *((volatile unsigned long *)0xE2900034) )#define     UINTM0     ( *((volatile unsigned long *)0xE2900038) )#define     UART_UBRDIV_VAL    35#define     UART_UDIVSLOT_VAL    0x1 void uart_init(void);void uart_putc(char c);char uart_getc(void);void uart_sendc(); void uart_init(void){// 1 配置引脚用于RX/TX功能的GPIO寄存器GPA0CON = 0x22; // 2 设置数据格式等// 数据位:8, 无校验, 停止位: 1ULCON0 = 0x3;// 时钟：PCLK，禁止中断，轮询UART发送、接收UCON0  = 0x5;  // 禁止fifoUFCON0 = 0x0;// 无流控UMCON0 = 0x0;
// 3 设置波特率115200UBRDIV0 = UART_UBRDIV_VAL;UDIVSLOT0 = UART_UDIVSLOT_VAL;
} // 接收一个字符 char uart_getc(void){// 如果URXH0空，等待while (!(UTRSTAT0 & (1<<0)));// 取数据return URXH0;                   } // 发送一个字符void uart_putc(char c){// 如果UTXH0满，等待while (!(UTRSTAT0 & (1<<1)));// 写数据UTXH0 = c;                      } void uart_sendc(void){uart_init();while(1){uart_putc('a');}} 

四、printf移植

将printf函数与串口COM0绑定，输出到COM0。printf函数内部调用vsprintf实现对字符串格式化，调用putc函数操作硬件设备从串口输出。移植流程：1、修改工程Makefile头文件需要添加下面的内容OBJS += lib/lib.a//增加目标文件CPPFLAGS += -nostdlib -nostdinc//不使用标准库，不包含标准库头文件目录CFLAGS += -Wall -O2 -fno-builtin -I$(CURDIR)/include//包含当前inlcudeexport CROSS_COMPILER CC CPPFLAGS CFLAGS LDFLAGS//导出变量lib/lib.a:make -C ./lib//编译lib目录2、在使用printf的文件uart.c中添加头文件#include “stdio.h” 3、编写putc、getc函数printf内部通过调用putc函数实现输出到标准输出，因此需要编写同名的putc函数，重定向到串口COM0输出。// 发送一个字符void putc(unsigned char c){// 如果UTXH0满，等待while (!(UTRSTAT0 & (1<<1)));// 写数据UTXH0 = c;                      } // 接收一个字符 unsigned char getc(void){// 如果URXH0空，等待while (!(UTRSTAT0 & (1<<0)));// 取数据return URXH0;                   }4、初始化串口COM0void uart_init(void){// 1 配置引脚用于RX/TX功能的GPIO寄存器GPA0CON = 0x22; // 2 设置数据格式等// 数据位:8, 无校验, 停止位: 1ULCON0 = 0x3;// 时钟：PCLK，禁止中断，轮询UART发送、接收UCON0  = 0x5;  // 禁止fifoUFCON0 = 0x0;// 无流控UMCON0 = 0x0;
// 3 设置波特率UBRDIV0 = UART_UBRDIV_VAL;UDIVSLOT0 = UART_UDIVSLOT_VAL;
}5、编写测试函数void uart_printf(void){char *str = "hello world";int a = 0;int b = 0;int year = 2016;int month = 5;int day = 2;
uart_init();printf("%s ",str);printf("Today is %d-%d-%d ",year,month,day); while (1){printf("please enter two number: ");scanf("%d %d", &a, &b);printf(" ");printf("the sum is: %d ", a+b);}}6、start.S.global _start_start:bl uart_printf.endBL0（iROM）阶段已经关闭了看门狗、打开了icache、设置好了SVC栈、系统时钟等工程源代码请查看附件
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