第8章 串行通信接口20110223

1、1ARM嵌入式体系结构与接口技术嵌入式体系结构与接口技术第8章 串行通信接口2 第1章 嵌入式系统基础知识第2章 ARM技术概述第3章 ARM的指令系统第4章 ARM汇编语言程序设计第5章 ARM Realview MDK集成开发环境第6章 GPIO编程第7章 ARM异常中断处理及编程第第8章章 串行通信接口串行通信接口课程安排课程安排：3 第9章 存储器接口 第10章 定时器第11章 A/D转换器第12章 LCD接口设计第13章 温度监测仪开发实例课程安排课程安排：4 8.1 串行通信8.2 S3C2410X异步串行通信8.3 接口电路与程序设计8.4 小结8.5 思考与练习本章课程：本章课

2、程：5 8.1.1 串行通信与并行通信概念在微型计算机中，通信（数据交换）有两种方式：串行通信和并行通信。串行通信是指计算机与I/O设备之间数据传输的各位是按顺序依次一位接一位进行传送。通常数据在一根数据线或一对差分线上传输。并行通信是指计算机与I/O设备之间通过多条传输线交换数据，数据的各位同时进行传送。8.1 串行通信6 8.1.2 异步串行方式的特点异步通信，是指数据传送以字符为单位，字符与字符间的传送是完全异步的，位与位之间的传送基本上是同步的。异步串行通信的特点：以字符为单位传送信息。相邻两字符间的间隔是任意长。因为一个字符中的比特位长度有限，所以需要的接收时钟和发送时钟只要相近就可

3、以。异步方式特点简单的说就是：字符间异步，字符内部各位同步。8.1 串行通信7 8.1.3 异步串行方式的数据格式异步串行通信数据每个字符（每帧信息）由4个部分组成1位起始位，规定为低电0；58位数据位，即要传送的有效信息；1位奇偶校验位；12位停止位，规定为高电平1。图8-1 异步串行数据格式8.1 串行通信8 8.1.4 同步串行方式的特点同步通信，是指数据传送是以数据块（一组字符）为单位，字符与字符之间、字符内部的位与位之间都同步。同步串行通信的特点：以数据块为单位传送信息。在一个数据块（信息帧）内，字符与字符间无间隔。因为一次传输的数据块中包含的数据较多，所以接收时钟与发送进钟严格同步

4、，通常要有同步时钟。8.1 串行通信9 8.1.5 同步串行方式的数据格式同步串行通信的数据格式如图8-2所示，每个数据块（信息帧）由3个部分组成：2个同步字符作为一个数据块(信息帧)的起始标志；n个连续传送的数据2个字节循环冗余校验码(CRC)8-2 同步串行数据格式8.1 串行通信10 8.1.6 RS-232C串口规范RS-232C 标准（协议）的全称是EIA-RS-232C 标准，其中EIA(Electronic IndustryAssociation)代表美国电子工业协会，RS（ecommeded standard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232 的最新一次修改（19

5、69）常用物理标准还有EIA-RS-232-C、EIA-RS-422-A、EIA-RS-423A、EIA-RS-485目前在PC 机上的COM1、COM2 接口，就是RS-232C8.1 串行通信11 8.1.6 RS-232C串口规范1、9针串口引脚定义PC电脑串行口中的典型是RS-232及其兼容接口，串口引脚有9针和25针两类8.1 串行通信12 8.1.6 RS-232C串口规范2、RS-232C电气特性在TXD和RXD引脚上电平定义：逻辑1=-3V-15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上电平定义：信号有效=+3V+15V信号无效=-3V-15V注意：对于介于-3V+3

6、V之间的电压处于模糊区电位，此部分电压将使得计算机无法正确判断输出信号的意义，可能得到0，也可能得到1，如此得到的结果是不可信的。因此，实际工作时，应保证传输的电平在+3+15V或-3V-15V之间。8.1 串行通信13 8.1.6 RS-232C串口规范3、RS-232C的通讯距离和速度RS-232C能够可靠进行数据传输的最大通讯距离为15米传输速度一般都可以达到115200bps甚至更高，标准串口能够提供的传输速度主要有以下波特率：1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bsp、38400bps、57600bps、115200bps等8.1 串行通信14

7、8.1.6 RS-232C串口规范4、RS-232C电平转换芯片及电路MAX3232主要特点有：符合所有的RS-232C规范单一供电电压+5V或3.3V片内电荷泵，具有升压。电压极行反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V-低功耗，典型供电电流3mA内部集成2个RS-232C驱动器内部集成2个RS-232C接收器 图8-3 MAX3232芯片8.1 串行通信15 8.1.7 RS-232C接线方式RS-232C串口的接线方式有全串口连接、3线连接等方式3线连接方法：RXD,TXD和GND图 8-4 3线连接法8.1 串行通信16 8.2.1 S3C2410X串口控制器概述1S3C241

8、0X串行通信（UART）单元S3C2410X UART单元提供3个独立的异步串行通信接口，皆可工作于中断和DMA模式。使用系统时钟最高波特率达230.4Kbit/s，如果使用外部设备提供的时钟，可以达到更高的速率。每一个UART单元包含一个16字节的FIFO，用于数据的接收和发送8.2 S3C2410X异步串行通信17 8.2.1 S3C2410X串口控制器概述2波特率的产生波特率由一个专用的UART 波特率分频寄存器（UBRDIVn）控制，计算公式如下：UBRDIVn = (int)(ULK/(bps 16) ) 1或者 UBRDIVn = (int)(PLK/(bps 16) ) 1说明：

9、时钟选用UCLK还是PCLK由UART控制寄存器UCONn10的状态决定。如果UCONn10 = 0，用PCLK作为波特率发生，否则选用UCLK做波特率发生。UBRDIVn的值必须在1到（2161）之间例：UCLK或者PCLK等于40MHz，当波特率为115200时UBRDIVn = (int) (40000000/(115200 16) ) 1 = (int)(21.7) 1 = 21 1 = 208.2 S3C2410X异步串行通信18 8.2.1 S3C2410X串口控制器概述3S3C2410X UART通信操作1、发送数据帧包含一个起始位，58个数据位，一个可选的奇偶校验位和12位停止

10、位，停止位通过行控制寄存器ULCONn配置2、接收数据帧由一个起始位，58个数据位，一个可选的奇偶校验和12位行控制寄存器ULCONn里的停止位组成3、接收器还可以检测溢出错、奇偶校验错、帧错误和传输中断，每一个错误均可以设置一个错误标志。1）溢出错误（Overrun Error）是指已接收到的数据在读取之前被新接收的数据覆盖2）奇偶校验错是指接收器检测到的校验和与设置的不符3）帧错误指没有接收到有效的停止位4）传输中断表示接收数据RxDn保持逻辑0超过一帧的传输时间8.2 S3C2410X异步串行通信19 8.2.2 S3C2410X串口控制器寄存器详解1、UART行控制寄存器ULCONn8

11、.2 S3C2410X异步串行通信20 8.2.2 S3C2410X串口控制器寄存器详解2、UART控制寄存器UCONn8.2 S3C2410X异步串行通信21 8.2.2 S3C2410X串口控制器寄存器详解3、UART FIFO 控制寄存器UFCONn8.2 S3C2410X异步串行通信22 8.2.2 S3C2410X串口控制器寄存器详解4、UART MODEM控制寄存器UMCONn8.2 S3C2410X异步串行通信23 8.2.2 S3C2410X串口控制器寄存器详解5、发送寄存器UTXHn和接收寄存器URXHn这两个寄存器存放着发送和接收的数据，在关闭FIFO的情况下只有一个字节位

12、数据。需要注意的是，在发生溢出错误的时候，接收的数据必须被读出来，否则会引发下次溢出错误。8.2 S3C2410X异步串行通信24 8.2.2 S3C2410X串口控制器寄存器详解6、波特率分频寄存器UBRDIVn8.2 S3C2410X异步串行通信25 8.2.2 S3C2410X串口控制器寄存器详解7、串口状态寄存器UTRSTATn8.2 S3C2410X异步串行通信26 8.3.1 电路连接图8-5 串口连接图8.3 接口电路与程序设计27 8.3.2 寄存器设置（1）禁止串口控制器的FIFO功能设置UFCON0的0为“0”。（2）禁止AFC自动流控功能设置UMCON0的4为“0”（3）

13、设置通讯格式为正常串口通讯模式、8个数据位、1个停止位、无奇偶校验设置ULCON0的7:0为0 x03。（4）设置串口的接收、发送模式为轮询模式设置UCONn的3:0为“0101”（5）设置串口的时钟源为PCLK设置UCONn的10为“0”。8.3 接口电路与程序设计28 8.3.3 程序的编写1、相关寄存器定义在例程MDKcommoninc2410addr.h中：#define rULCON0 (*(volatile unsigned *)0 x50000000) /UART 0 Line control#define rUCON0 (*(volatile unsigned *)0 x500

14、00004) /UART 0 Control#define rUFCON0 (*(volatile unsigned *)0 x50000008) /UART 0 FIFO control#define rUMCON0 (*(volatile unsigned *)0 x5000000c) /UART 0 Modem control#define rUTRSTAT0 (*(volatile unsigned *)0 x50000010) /UART 0 Tx/Rx status#define rUBRDIV0 (*(volatile unsigned *)0 x50000028) /UART

15、0 Baud rate divisor#define rUTXH0 (*(volatile unsigned char *)0 x50000020) /UART 0 Transmission Hold#define rURXH0 (*(volatile unsigned char *)0 x50000024) /UART 0 Receive buffer8.3 接口电路与程序设计29 8.3.3 程序的编写2、串口初始化函数函数输入参数为：串口工作波特率、串口通道。void uart_init(int nMainClk, int nBaud, int nChannel) switch (nCh

16、annel) case UART0: rUFCON0 = 0 x0; /禁止FIFO rUMCON0 = 0 x0; /禁止AFC自动流控功能/设置通讯格式为正常串口通讯模式、8个数据位、1个停止位、无奇偶校验 rULCON0 = 0 x3; /设置串口的接收、发送模式为轮询模式, 串口的时钟源为PCLK rUCON0 = 0 x245; /根据nBaud波特率和PCLK 设置分频寄存器 rUBRDIV0=( (int)( PCLK /16./nBaud) -1 ); break;。8.3 接口电路与程序设计30 8.3.3 程序的编写3、串口接收一个字符char uart_getch(voi

17、d) if(f_nWhichUart=0) /判断从第几个串口获取字符 while(!(rUTRSTAT0 & 0 x1); /根据UTRSTAT0第0位的值，判断是否接收完成 return RdURXH0(); 。8.3 接口电路与程序设计31 8.3.3 程序的编写4、串口发送一个字符void uart_sendbyte(int nData) if(f_nWhichUart=0) /判断发送的字符是否是换行符，如果是，则需要先发送回车符r if(nData=n) while(!(rUTRSTAT0 & 0 x2);/等待，直到发送缓冲为空 delay(10); WrUTXH0(r); /发

18、送缓冲为空时，发送r while(!(rUTRSTAT0 & 0 x2);/等待，直到发送缓冲为空 delay(10); WrUTXH0(nData); /发送缓冲为空时，发送nData 。8.3 接口电路与程序设计32 8.3.4 调试与运行结果1、调试步骤（1）串口设置在PC 机上运行Windows自带的超级终端串口通信程序（波特率为115 200Bd、1位停止位、无校验位、无硬件流控制）如图8-6所示；或者使用其他串口通信程序 图8-6 超级终端配置8.3 接口电路与程序设计33 8.3.4 调试与运行结果（2）硬件接线，使用目标板附带的串口线连接目标板上UART0和PC机串口COMx，并连接好ULINK2仿真器套件（3）运行MDK开发环境，进入实验例程目录MDKuart_test 子目录下的uart_test.Uv2例程，编译链接工程（4）单击MDK控制栏“Options for Target”选择Debug 菜单，选择ULINK ARM Debugger（5）单击Debug运行程序，下载调试代码到目标