一、UART原理說明

通用異步收發(fā)器簡稱UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，它用來傳輸串行數(shù)據(jù)：發(fā)送數(shù)據(jù)時，CPU將并行數(shù)據(jù)寫入UART，UART按照一定的格式在一根電線上串行發(fā)出；接收數(shù)據(jù)時，UART檢測另一根電線上的信號，將串行數(shù)據(jù)收集放在緩沖區(qū)中，CPU就可以讀取UART獲得這些數(shù)據(jù)。串口之間以全雙工方式傳輸數(shù)據(jù)，最精簡的連線只有三根線：TxD用于發(fā)送數(shù)據(jù)，RxD用于接收數(shù)據(jù)，Gnd用于給雙方提供參考電平，連線如下圖：

UART使用標準的TTL/CMOS邏輯電平（0-5V、0-3.3V、0-2.5V、0-1.8V）來表示數(shù)據(jù)，高電平表示1，低電平表示0。為了增強數(shù)據(jù)的抗干擾能力、提高傳輸長度，通常將TTL/CMOS邏輯電平轉(zhuǎn)換為RS232邏輯電平，3-12V表示0，-3--12V表示1。

TxD、RxD數(shù)據(jù)線以‘位’為最小單位傳輸數(shù)據(jù)。幀由具體完整意義的、不可分割的若干位組成，它包含開始位、數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位。發(fā)送數(shù)據(jù)之前UART之間要約定好數(shù)據(jù)的傳輸速率（每位所占用的時間，其倒數(shù)稱為波特率）、數(shù)據(jù)的傳輸格式（有多少數(shù)據(jù)位、是否使用校驗位、是奇校驗還是偶校驗，有多少個停止位）。

數(shù)據(jù)傳輸如下圖：

（1）、平時數(shù)據(jù)線處于“空閑”狀態(tài)（1狀態(tài)）

（2）、當(dāng)要發(fā)送數(shù)據(jù)時，UART改變TxD數(shù)據(jù)線的狀態(tài)（變?yōu)?狀態(tài)）并維持1位的時間，這樣接收方檢測到開始位后，再等待1.5位的時間就開始一位一位地檢測數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

（3）、UART一幀中可以有5、6、7、8位數(shù)據(jù)，發(fā)送方一位一位地改變數(shù)據(jù)線的狀態(tài)將它們發(fā)送出去，首先發(fā)送最低位。

（4）、如果使用校驗功能，UART在發(fā)送完數(shù)據(jù)后，還要發(fā)送1個校驗位。有兩種校驗法：奇校驗、偶校驗（數(shù)據(jù)位連同校驗位中，“1”的數(shù)目是奇數(shù)還是偶數(shù)）。

（5）、最后，發(fā)送停止位，數(shù)據(jù)線恢復(fù)到“空閑”狀態(tài)。停止位的長度有3種：1位、1.5位、2位。

二、S3C2440 UART的特性

s3c2440中UART，有三個獨立的通道，每個通道都可以工作于中斷模式或DMA模式，即UART可以發(fā)出中斷或DMA請求以便在UART、CPU間傳輸數(shù)據(jù)。UART由波特率發(fā)生器、發(fā)送器、接收器和控制邏輯組成。

使用系統(tǒng)時鐘時，s3c2440可以達到115.2Kbit/s；s3c2440UART的FIFO深度為64字節(jié)。發(fā)送數(shù)據(jù)時，CPU先將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送FIFO中，然后UART會自動將FIFO中的數(shù)據(jù)復(fù)制到“發(fā)送移位器”中，發(fā)送移位器將數(shù)據(jù)一位一位地發(fā)送到TxD數(shù)據(jù)線上（根據(jù)設(shè)定的格式，插入開始位、校驗位、停止位）。接收數(shù)據(jù)時，“接收移位器”將RxD數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)一位一位接收進來，然后復(fù)制到接收FIFO，CPU即可從中讀取數(shù)據(jù)。

UART結(jié)構(gòu)圖

三、s3c2440UART的使用

在使用UART之前需要設(shè)置波特率、傳輸格式（有多少個數(shù)據(jù)位、是否使用校驗位、是奇校驗還是偶校驗、有多少個停止位、是否使用流量控制）；對于s3c2440還要設(shè)置相應(yīng)的管腳位UART功能、選擇UART通道工作模式為中斷模式還是DMA模式，設(shè)置好后，往某個寄存器寫入數(shù)據(jù)即可發(fā)送，讀取某個寄存器即可得到接收到的數(shù)據(jù)。可以查詢狀態(tài)寄存器或設(shè)置中斷來獲知數(shù)據(jù)是否已經(jīng)發(fā)送完畢、是否已經(jīng)接收完畢。

具體操作方法：

1、將所涉及的UART通道管腳設(shè)為UART功能

比如UART0，GPH2、GPH3分別用作TxD0、RxD0，要使用串口通道0時，先設(shè)置GPHCON寄存器將GPH2、GPH3引腳功能設(shè)置為TxD0、RxD0。

2、UBRDIVn寄存器：設(shè)置波特率

s3c2440UART的時鐘源有三種選擇：FLCK/n(n值通過UCON0-UCON2聯(lián)合設(shè)置)、UEXTCLK、PCLK。

根據(jù)給定的波特率、所選擇的的時鐘源的頻率。可以通過以下公式計算UBRDIVn寄存器（n為0-2）的值，

給出了計算公式、例子及誤差計算

3、ULCONn寄存器：設(shè)置傳輸格式

4、UCONn寄存器：串口控制寄存器

UCONn寄存器用來選擇UART時鐘源、設(shè)置UART中斷方式等。

n的值有UCON0、UCON1、UCON2這3個寄存器的[15:12]一起來確定。

5、UFCONn寄存器、UFSTATn寄存器

UFCONn寄存器用于設(shè)置是否使用FIFO，設(shè)置各FIFO的觸發(fā)閾值，即發(fā)送FIFO中有多少個數(shù)據(jù)時產(chǎn)生中斷、接收FIFO中有多少個數(shù)據(jù)時產(chǎn)生中斷。并可以通過設(shè)置這個寄存器來復(fù)位各個FIFO。

讀取USTATn寄存器可以知道各個FIFO是否已滿、其中有多少個數(shù)據(jù)。

不適用FIFO時可以認為FIFO深度為1，使用FIFO時s3c2440FIFO深度64。

6、UMOCONn寄存器、UMSTATn寄存器

這兩類寄存器用于流量控制。

7、UTRSTATn寄存器

這個寄存器用來表示數(shù)據(jù)是否已經(jīng)發(fā)送完畢、是否接收完畢。

8、UERSTATn寄存器

用來表示各種錯誤是否發(fā)生。

9、UTXHn寄存器

CPU將數(shù)據(jù)寫入這個寄存器，UART就會將它保存到緩沖區(qū)中，并自動發(fā)送出去

10、URXHn寄存器

當(dāng)UART接收到數(shù)據(jù)，CPU讀取這個寄存器，就可以獲取數(shù)據(jù)。

四、UART使用程序

serial.h

void uart0_init(void);

void putc(unsigned char c);

unsigned char getc(void);

int isDigit(unsigned char c);

int isLetter(unsigned char c);

serial.c

#include "s3c24xx.h"

#include "serial.h"

#define TXD0READY   (1<<2)

#define RXD0READY   (1)

#define PCLK            50000000    // init.c中的clock_init函數(shù)設(shè)置PCLK為50MHz

#define UART_CLK        PCLK        //  UART0的時鐘源設(shè)為PCLK

#define UART_BAUD_RATE  115200      // 波特率

#define UART_BRD        ((UART_CLK  / (UART_BAUD_RATE * 16)) - 1)

/*

 * 初始化UART0

 * 115200,8N1,無流控

 */

void uart0_init(void)

{

    GPHCON  |= 0xa0;    // GPH2,GPH3用作TXD0,RXD0

    GPHUP   = 0x0c;     // GPH2,GPH3內(nèi)部上拉

    ULCON0  = 0x03;     // 8N1(8個數(shù)據(jù)位，無較驗，1個停止位)

    UCON0   = 0x05;     // 查詢方式，UART時鐘源為PCLK

    UFCON0  = 0x00;     // 不使用FIFO

    UMCON0  = 0x00;     // 不使用流控

    UBRDIV0 = UART_BRD; // 波特率為115200

}

/*

 * 發(fā)送一個字符

 */

void putc(unsigned char c)

{

    /* 等待，直到發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)已經(jīng)全部發(fā)送出去 */

    while (!(UTRSTAT0 & TXD0READY));

    /* 向UTXH0寄存器中寫入數(shù)據(jù)，UART即自動將它發(fā)送出去 */

    UTXH0 = c;

}

/*

 * 接收字符

 */

unsigned char getc(void)

{

    /* 等待，直到接收緩沖區(qū)中的有數(shù)據(jù) */

    while (!(UTRSTAT0 & RXD0READY));

    /* 直接讀取URXH0寄存器，即可獲得接收到的數(shù)據(jù) */

    return URXH0;

}

/*

 * 判斷一個字符是否數(shù)字

 */

int isDigit(unsigned char c)

{

    if (c >= '0' && c <= '9')

        return 1;

    else

        return 0;       

}

/*

 * 判斷一個字符是否英文字母

 */

int isLetter(unsigned char c)

{

    if (c >= 'a' && c <= 'z')

        return 1;

    else if (c >= 'A' && c <= 'Z')

        return 1;       

    else

        return 0;

}