本節(jié)針對的是ARM2200環(huán)境下編寫串口程序，其中設(shè)計(jì)輪循方式，中斷方式，以及在UC/OS-II操作系統(tǒng)下的串口編程。使用輪循和中斷兩種方式來實(shí)現(xiàn)串口編程。用中斷實(shí)現(xiàn)串口編程，系統(tǒng)的效率較高，但是難度也較大 ；輪循方式效率較低，但是編程比較簡單。

一．串口編程的硬件原理

1.     串口特性：

1>16字節(jié)接收FIFO和16字節(jié)發(fā)送FIFO

2>接收FIFO觸發(fā)點(diǎn)可設(shè)置為1，4，8或14字節(jié)。

3>內(nèi)置波特率發(fā)生器。

2.     UART0引腳：

1>RxD0 引腳用于UART0接受數(shù)據(jù)，接受方式為串行輸入。

2>TxD0引腳用于UART0發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送方式為串行發(fā)送數(shù)據(jù)。

3.     UART0的結(jié)構(gòu)和工作方式

先看圖在說明：

1>  VPB總線提供CPU與UART0之間得的通信連接

(CPU內(nèi)核通過VPB接口對UART0的寄存器進(jìn)行讀寫訪問.)

2>  UART0 接收器模塊監(jiān)視串行輸入線RxD0的有效輸入。UART0 接收單元的移位寄存器（U0RSR）通過RxD0接收有效的字符。當(dāng)U0RSR接受到一個(gè)有效字符時(shí)，它將該字符傳送到UART0 接收單元緩沖寄存器FIFO中，等待CPU通過VPB接口進(jìn)行訪問。

3>  UART0發(fā)送器模塊接收CPU或主機(jī)寫入的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)緩存到UART0 的FIFO或U0THR中，UART0發(fā)送模塊中的移位寄存器(U0TSR)讀取U0THR或FIFO中的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過串行輸出到引腳TxD0發(fā)送。

4>  UART0的接收模塊和發(fā)送模塊的狀態(tài)信息保存在U0LSR中。

控制信息保存在U0LCR中。

5>  UART0波特率發(fā)送器模塊產(chǎn)生UART0 發(fā)送模塊所使用的定時(shí)。波特率發(fā)生器模塊時(shí)鐘源為VPB時(shí)鐘（pclk）。主時(shí)鐘與U0DLL和U0DLM寄存器所定義的除數(shù)相除得到UART0 發(fā)送器模塊使用的時(shí)鐘，該時(shí)鐘必須為波特率的16倍。

6>  中斷接口包含寄存器U0IER和U0IIR。中斷接口接收UART0發(fā)送模塊和接收模塊發(fā)出的單時(shí)鐘寬度的使能信號。

4.  UART0和ARM7 CPU之間的通信過程

1>CPU通過UART0發(fā)送模塊發(fā)送信息給外設(shè)

第一：CPU發(fā)出信息通過AHB總線到AHB-VPB橋

第二：通過AHB-VPB橋把信息轉(zhuǎn)換后發(fā)送給VPB總線。

第三：UART0接收模塊接受來自VPB總線的數(shù)據(jù)。并將數(shù)據(jù)緩存到U0THR寄存器中。

第四：UART0接受模塊的移位寄存器U0TSR讀取U0THR中的數(shù)據(jù) 并將數(shù)據(jù)通過輸出引腳TxD0發(fā)送。

2>外設(shè)通過UART0接收模塊向ARM7 CPU發(fā)送信息

第一：UART0移位寄存器(U0RSR)通過引腳RxD0接收有效字符。

第二：當(dāng)UART0接收到一個(gè)有效字符后，通過讀取U0RBR寄存器可以將FIFO中最早接收到的字節(jié)讀出，當(dāng)FIFO中不再包含有效數(shù)據(jù)時(shí)，該寄存器反映接收到的最后一個(gè)有效字節(jié)數(shù)據(jù)。接收的數(shù)據(jù)不足8位時(shí)，高位用0填充。

第三：VPB總線將緩沖寄存器（U0RBR）中的數(shù)據(jù)通過AHB-VPB橋傳到AHB總線上

第四：AHB總線將數(shù)據(jù)傳送給ARM7 CPU。

二．輪訓(xùn)方式的串口編程

1.     串口程序都有那幾部分組成如下圖：

1>  串口初速化

A.    串口初始化的流程

第一：設(shè)置I/O引腳連接到UART0

第二：設(shè)置串口波特率

第三：設(shè)置串口工作模式

B.     串口初始化需要設(shè)置的寄存器

第一：U0LCR(控制寄存器)：設(shè)置UART0的通信格式。

第二：U0DLL,U0DLM(寄存器)：設(shè)置UART0的通信波特率。

C.     具體寄存器的設(shè)置

(1) U0LCR(線控制寄存器)

第一：作用：設(shè)置通信格式（通信字符長度，停止位個(gè)數(shù)，奇偶校驗(yàn)位

第二：長度：8位寄存器

第三：各位寄存器的含義：

第[1 ,0]位: 表示字長

00：表示5位字長

01：表示6位字符長度

10：表示7位字符長度

11：表示8位字符長度

第2位: 表示停止位選擇

0：1個(gè)停止位

1：2個(gè)停止位

3位：表示奇偶使能

0：禁止奇偶產(chǎn)生和校驗(yàn)

1：使能奇偶產(chǎn)生和校驗(yàn)

注：奇偶使能：控制是否進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。如果使能，發(fā)送時(shí)將添加一位校驗(yàn)位。

第[5 4]位：表示奇偶選擇位

  00：奇數(shù)(數(shù)據(jù)位+校驗(yàn)位=奇數(shù))

  01：偶數(shù)(數(shù)據(jù)位+校驗(yàn)位=偶數(shù))

 10：校驗(yàn)位強(qiáng)制為1

11：校驗(yàn)位強(qiáng)制為0

注：奇偶選擇主要是設(shè)置奇偶校驗(yàn)類型。

第6位：間隔控制

 0：禁止間隔發(fā)送

 1：使能間隔發(fā)送

注：當(dāng)該位為1時(shí)，輸出引腳(TxD0)強(qiáng)制為邏輯0，可以引起通信對方產(chǎn)生間隔中斷。在一些通信方式中，使用間隔中斷作為通信的起始信號(eg:LIN Bus)      

 第7位：除數(shù)鎖存訪問位

 0：禁止訪問除數(shù)鎖存寄存器

 1：始能訪問除數(shù)鎖存寄存器

(2) U0DLL,U0DLM(除數(shù)鎖存寄存器)

第一：作用：U0DLL和U0DLM寄存器一起構(gòu)成一個(gè)16位除數(shù)。

第三：U0DLL和U0DLM都為8位寄存器。

第四：U0DLL：存放分頻值的低8位

第五：U0DLM：存放分頻值的高8位。

注意：

（1）使用U0DLL和U0DLM配置波特率之前，必須先計(jì)算分頻值。

Fdiv=Fpclk/(16*baud)

（2）使用U0DLL和U0DLM配置波特率之前必須把U0LCR控制寄存器的第8位置為1才能進(jìn)行配置。配置完后要把U0LCR控制寄存器的第8位置位0。

2.串口接收數(shù)據(jù)

用輪循方式接收數(shù)據(jù)

1>CPU通過串口接收數(shù)據(jù)時(shí)各個(gè)寄存器之間的關(guān)系

2>串口接受數(shù)據(jù)的流程：

第一：循環(huán)檢測U0RBR是否有未讀取的數(shù)據(jù)。

第二：如果有數(shù)據(jù)到來，則接收數(shù)據(jù)。

3>相關(guān)寄存器配置

(1) U0LSR(線狀態(tài)寄存器)

第一：作用，只讀寄存器，它提供UART0發(fā)送和接收模塊的狀態(tài)信息。

第二：長度：8位寄存器。

第三：各位寄存器的含義：

A．0位：表示接收數(shù)據(jù)就緒

置0表示U0RBR為空

置1表示U0RBR包含有效數(shù)據(jù)

注：當(dāng)U0RBR包含未讀的字符時(shí)，第0位被置位；當(dāng)UART0的U0RBR或FIFO為空時(shí)，第0位置零。

B.第1位：溢出錯(cuò)誤。

置0：溢出錯(cuò)誤狀態(tài)未激活

置1：溢出錯(cuò)誤狀態(tài)激活

注：溢出錯(cuò)誤條件在錯(cuò)誤發(fā)生后立即設(shè)置。對U0LSR讀操作將清零第1位。當(dāng)UART0的RSR已經(jīng)有新的字符就緒，而UART0  RBR或FIFO已滿時(shí)，第一位置1.此時(shí)的UART0 RBR或FIFO不會被覆蓋，UART0 的RSR中的字符將丟失。

C.第2位：奇偶錯(cuò)誤。

置0：奇偶錯(cuò)誤狀態(tài)未激活

置1：奇偶錯(cuò)誤狀態(tài)激活

注：當(dāng)接收字符的奇偶位處于錯(cuò)誤狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)奇偶錯(cuò)誤。對U0LSR讀操作清零該位。奇偶錯(cuò)誤檢測時(shí)間取決于U0FCR的bit0。奇偶錯(cuò)誤與UART0 的RBR，F(xiàn)IFO中讀出的字符相關(guān)。

D.第3位：幀錯(cuò)誤

置0：幀錯(cuò)誤狀態(tài)未激活。

置1：幀錯(cuò)誤狀態(tài)激活

 注： 當(dāng)接收字符的停止位為0時(shí),產(chǎn)生幀錯(cuò)誤。對讀操作U0LSR清零該位。幀錯(cuò)誤檢測時(shí)間取決于U0FCR的bit0。幀錯(cuò)誤與UART0的RBR，F(xiàn)IFO中讀出的字符相關(guān)。當(dāng)檢測到一個(gè)幀錯(cuò)誤時(shí)，Rx將嘗試與數(shù)據(jù)重新同步并假設(shè)錯(cuò)誤的停止位實(shí)際是一個(gè)超前的起始位。但即使沒有出現(xiàn)幀錯(cuò)誤，它也不能假設(shè)下一個(gè)接收到的字節(jié)是正確的。

E.第四位：間隔中斷

置0：間隔中斷狀態(tài)未激活

置1：間隔中斷狀態(tài)狀態(tài)激活

注： 在發(fā)送整個(gè)字符（起始位，數(shù)據(jù)，奇偶位和停止位）過程中RXD0如果都保持邏輯0，則產(chǎn)生間隔中斷。當(dāng)檢測到中斷條件時(shí)，接收器立即進(jìn)入空閑狀態(tài)直到RXD0變?yōu)槿?狀態(tài)。讀操作U0LSR清零該狀態(tài)位。 間隔檢測的時(shí)間取決于U0FCR的bit0。間隔中斷與UART0的RBR或FIFO中讀出的字符相關(guān)。

F．第五位:發(fā)送保持寄存器空

置0：表示U0THR包含有效數(shù)據(jù)

置1：表示U0THR空

注：當(dāng)檢測到UART0 的THR空時(shí)，THRE置位。對U0THR寫操作清零該位。

G.第6位：表示發(fā)送器空

置0：U0THR和或U0TSR包含有效數(shù)據(jù)。

置1：U0THR和U0TSR空

注：當(dāng)U0THR和U0TSR都為空時(shí)，該位置1，當(dāng)U0TSR或U0THR包含有效數(shù)據(jù)時(shí)，該位清零。

H第7位：表示Rx FIFO 錯(cuò)誤。

置0：U0RBR中沒有UART0 Rx錯(cuò)誤，或U0FCR的bit為0.

置1：U0RBR包含至少一個(gè)UART0 Rx錯(cuò)誤。

注： 當(dāng)一個(gè)帶有Rx錯(cuò)誤（例如幀錯(cuò)誤，奇偶錯(cuò)誤或間隔中斷）的字符裝入U(xiǎn)0RBR時(shí)，該位置1。 當(dāng)讀取U0LSR寄存器并且UART0的FIFO中不再有錯(cuò)誤時(shí)，該位置零。

(2) U0RBR(接收器緩沖寄存器)

第一：作用，只讀寄存器，是UART0 Rx FIFO的最高字節(jié)。它包含了最早接收到的字符，可通過總線接口讀出。串口接收數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，即U0RBR的bit0為最早接收到的數(shù)據(jù)位。如果接收到的數(shù)據(jù)小于8位，未使用的MSB填充為0.

第二：長度：8位寄存器。

3.串口發(fā)送數(shù)據(jù)

1>  用CPU通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，各寄存器之間的關(guān)系

2>  串口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的流程

第一：將要發(fā)送的一字節(jié)數(shù)據(jù)寫入U(xiǎn)0THR

第二：等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢

3>  相關(guān)寄存器配置

（1）U0THR(發(fā)送保持寄存器)

第一：最用：只寫寄存器。U0THR是UART0 Tx FIFO的最高字節(jié)。它包含了Tx FIFO 中最新的字符，可通過總線接口寫入。串口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，低位在先，bit0代表最先發(fā)送的位。

長度：8位寄存器

（2）U0LSR(線狀態(tài)寄存器)

在上面已經(jīng)介紹，在此步再涉及。

 4.下面是完整的程序：用輪訓(xùn)方式實(shí)現(xiàn)接收上位機(jī)數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)再發(fā)送給上位機(jī)。

（通過上位機(jī)給串口發(fā)送8字節(jié)數(shù)據(jù)，ARM2200接收到串口數(shù)據(jù)后，把數(shù)據(jù)又發(fā)送回上位機(jī)）

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** Modified by:         TIGER0-JOHN

** Modified date:       2011-1-21

** Version:             1.1  

** Descriptions:        測試成功 ，在上面上發(fā)送16進(jìn)制數(shù)時(shí)，每個(gè)之間用空格隔開

不加前綴

****************************************************************************/

#include "config.h"

/****************************************************************************

* 名    稱： DelayNS()

* 功    能： 長軟件延時(shí)

* 入口參數(shù)： dly 延時(shí)參數(shù)，值越大，延時(shí)越久

* 出口參數(shù)： 無

****************************************************************************/

void  DelayNS(uint32  dly)

{  

    uint32  i;

    for(; dly>0; dly--) 

    {

        for(i=0; i<5000; i++);

    }

}

/**********************************************************

* 名稱： UART0_Init()

* 功能： UART0初始化(通訊波特率115200，8位數(shù)據(jù)位，

1位停止位，無奇偶校驗(yàn))

* 入口參數(shù)： bps     串口波特率

* 出口參數(shù)： 無

**********************************************************/

void  UART0_Init(uint32 bps)

{  

    uint16 Fdiv;

    PINSEL0 = 0x00000005;               //設(shè)置串口引腳

    U0LCR = 0x83; //置為除數(shù)鎖存位，進(jìn)行配置

    Fdiv = (Fpclk >> 4) / bps;     // 設(shè)置波特率

    U0DLM = Fdiv >> 8;

    U0DLL = Fdiv & 0xff;

    U0LCR = 0x03;                      //清除除數(shù)鎖存位，并設(shè)置工作模式

}

/**********************************************************

* 名    稱：            UART0_RcvByte

* 功    能：            用查詢方式接收一字節(jié)的數(shù)據(jù)

* 入口參數(shù)：            無

* 出口參數(shù)：            data              要接收的數(shù)據(jù)

**********************************************************/

uint8   UART0_RcvByte(void)

{

uint8 rcv_data ;

while((U0LSR&0X01)==0);         //等待數(shù)據(jù)到達(dá)

    rcv_data = U0RBR;               //從U0RBR中讀出接收到的數(shù)據(jù)

    return  rcv_data;               //返回接收到的數(shù)據(jù)

}

/**********************************************************

* 名    稱：            UART0_SendByte

* 功    能：            向串口發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù)，并等待發(fā)送完畢。

* 入口參數(shù)：            data              要發(fā)送的數(shù)據(jù)

* 出口參數(shù)：            無

**********************************************************/

void   UART0_SendByte(uint8 data)

{

U0THR = data;                 

while(0 == (U0LSR & 0x40));

}

/**********************************************************

* 名稱： UART0_RecBuf()

* 功能： 接收串口發(fā)送過來的幀數(shù)據(jù)，

* 入口參數(shù)： *buffer  存放一幀數(shù)據(jù)

* 出口參數(shù)： 無

**********************************************************/

void UART0_RecBuf (uint8 *buffer)

{

uint8 *pbuffer;

    uint8  i;

for(pbuffer = buffer, i = 0;i < 8; i++)

{

*(pbuffer++) = UART0_RcvByte();

}

}

/**********************************************************

* 名稱： UART0_SendBuf()

* 功能： 通過串口發(fā)送一幀數(shù)據(jù)

* 入口參數(shù)： *buffer  存放一幀數(shù)據(jù)

* 出口參數(shù)： 無

**********************************************************/

void UART0_SendBuf(uint8 *buffer)

{

uint8 *pbuffer;

    uint8 i;

for(pbuffer = buffer,i=0;i < 8; i++)

UART0_SendByte(*(pbuffer++));

}

int main (void)

{ 

    uint8 recver_buffer[8];                                           //定義接收幀緩沖區(qū)

    uint8 send_buffer[8] ={0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27};  //定義發(fā)送幀緩沖區(qū)

    UART0_Init(115200);

    while(1)

    {

      UART0_RecBuf(recver_buffer);   

      DelayNS(10);

     if(0x10 ==recver_buffer[0] && 0x11 == recver_buffer[1])

     UART0_SendBuf(recver_buffer);

     else

     UART0_SendBuf(send_buffer);

     }    

     return 0;

}