S3C2440的UART詳解

在介紹2440的UART控制器之前，我們首先來了解一下UART的原理

UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter(通用異步收發送器)，用來傳輸串行數據，發送數據時，CPU將并行數據寫入UART，UART按照一定格式在TxD線上串行發出；接收數據時，UART檢測到RxD線上的信號，將串行收集放到緩沖區中，CPU即可讀取UART獲得的這些數據。

UART最精簡的連線形式只有3根線，TXD用于發送，RXD用于接收，GND用于提供參考電平。UART之間以幀作為數據傳輸單位，幀由具有完整意義的若干位組成，它包含開始位、數據位、校驗位和停止位。發送數據之前，互相通信的UART之間要約定好數據傳輸速率（波特率的倒數）、數據的傳輸格式（多少個數據位、是否使用校驗位、奇校驗還是偶校驗、多少個停止位）。

2、S3C2440 UART的特性

S3C2440的通用異步收發器（UART）配有3個獨立異步串行I/O（SIO）端口，每個都可以通過產生中斷或DMA請求來進行CPU和UART之間的數據傳輸。如圖1所示：每個UART包含一個波特率發生器、發送器、接收器和一個控制單元，

圖1 2440UART方框圖(帶FIFO)

波特率發生器可以由PCLK、FCLK/n或UEXTCLK（外部輸入時鐘）時鐘驅動。UART通過使用系統時鐘可以支持最高115.2Kbps的比特率。如果是使用外部器件提供UEXTCLK的UART，則UART可以運行在更高的速度。發送器和接收器各包含一個64字節的FIFO和數據移位器。要發送數據時，先將數據寫入到FIFO接著在發送前復制到發送移位器中，隨后將數據從發送數據引腳(TXDn)移出；接收數據時，從接收數據引腳(RXDn)移入收到的數據，接著從移位器復制到FIFO。

3、S3C2440 UART的使用

對于S3C2440，使用UART之前，首選需要對2440的UART模塊進行初始化，需要設置波特率、傳輸格式（多少個數據位、是否使用校驗位、奇校驗或偶校驗、多少個停止位、是否使用流量控制）、選擇所涉及的管腳為UART功能、選擇UART通道的工作模式為中斷模式或DMA模式。設置好之后，往相關寄存器寫入數據即可發送，讀取相關寄存器即可接收到數據，還可以通過查詢狀態寄存器或設置中斷來獲知數據是否發送完畢、是否接收到數據。

我用的開發板是天嵌的TQ2440，該開發板用SP3232EEN擴展了一個RS232串口，電路連接如圖2 所示：

圖2 RS232原理圖

波特率發生器

每個UART的波特率發生器為發送器和接收器提供串行時鐘，波特率發生器的時鐘源可以選擇S3C2440A的內部時鐘系統或者UEXTCLK。波特率時鐘是通過16和由UART波特率分頻寄存器(UBRDIVn)指定的16位分頻系數來分頻源時鐘(PCLK，FCLK/n或者UEXTCLK)產生的，UBRDIVn由下列表達式確定：

UBRDIVn=(int)(UART時鐘/(波特率*16))-1

UART時鐘：PCLK，FCLK/n或者UEXTCLK，例如，如果波特率為115200bps并且UART時鐘為40MHz，則UBRDIVn為：

UBRDIVn=(int)(40000000/(115200*16))-1=(int)(21.7)-1（取最接近的整數）=22-1=21

介紹發送和接收操作之前，先介紹幾個重要的寄存器

UBRDIVn寄存器：設置波特率，S3C2440 UART的時鐘源有兩種選擇：PCLK、UEXTCLK、FCLK/n，其中n的值通過UCON0-UCON2聯合設置

ULCONn寄存器：設置傳輸格式

UCONn寄存器：它用于選擇UART時鐘源、設置UART中斷方式

UFCONn寄存器、UFSTATn寄存器，UFCONn寄存器用于設置是否使用FIFO，設置各FIFO的觸發闕值，即發送FIFO中有多少個數據時產生中斷、接收FIFO中有多少個數據時產生中斷。并可以通過設置UFCONn寄存器來復位各個FIFO。讀取UFSTATn寄存器可以知道各個FIFO是否已經滿，其中有多少個數據。

UMCONn寄存器、UMSTATn寄存器，這兩類寄存器用于流量控制，具體看數據手冊
UTRSTATn寄存器，它用來表明數據是否已經發送完畢、是否已經接收到數據

UERSTATn寄存器，用來表示各種錯誤是否發生

UTXHn寄存器，CPU將數據寫入這個寄存器，UART即會將它保存到緩沖區中，并自動發送出去

URXHn寄存器，當UART接收到數據時，CPU讀取這個寄存器，即可獲得數據。

下面通過實際的代碼來理解2440的UART

首選是UART的初始化，TQ2440將UART0引了一個接口出來，就介紹UART0吧

2440的UART引腳是掛接在GPH上的，所以使用UART之前需要先對GPH的引腳功能進行配置。