嵌入式系统：第七章 通用异步收发器(UART)

1、通用异步收发器(UART)LPC1700系列Cortex-M3微控制器目 录 UART简介1 UART功能应用2UART基本操作3UART简介 通用异步收发器（UART）是实现设备间异步串行通信的关键模块，LPC1700系列ARM具有4个符合16C550工业标准的异步串口。16字节收发FIFO 内置小数分频器 支持DMA发送接收UART1增加Modem和RS-485/EIA-485模式UART0、UART2、UART3增加IrDA接口目 录 UART简介1 UART功能应用2UART基本操作3UART功能应用 RS-232是PC机与设备通信里应用最广泛的一种串行接口。它被定义为一种在低速率串行

2、通讯中增加通讯距离的单端标准，由于其最大通信距离的限制，因此它常用于本地设备之间的通信。 最高速率约为20kb/s 传输最大距离约为15m 共模抑制比能力差RS-232特性打印机PCRS-232电平转换UART功能应用 与TTL电平兼容 传输距离实际达1200m 共模抑制比能力强 RS-485是一种常用远距离和多机通信的串行接口。RS-485只是定义电压和阻抗，编程方式和普通串口类似，与RS-232主要区别在于其特性。RS-485特性UART功能应用 成本低 体积小、功耗低 数据传输干扰较小 LPC1700系列ARM的UART0/2/3可以工作在UART模式，也可以工作在IrDA模式，这两种不

3、同的工作模式不能在各自的应用里互换。IrDA是一种利用红外进行点对点无线通信的技术。IrDA的优点UART功能应用 LPC1700系列ARM仅有UART1具有Modem接口，通过该接口可以接入电话线网络实现远距离通信。目 录 UART简介1 UART功能应用2UART基本操作3UART基本操作引脚配置波特率设置帧格式设置FIFO设置UnLCR字符长度停止位、校验位UART的初始化 1UnDLL、UnDLM、手动波特率 UnFCRFIFO自动复位 Rx触发点选择UART基本操作波特率设置 PCLKUnDLL波特率发生器UnDLMUnFDR目标波特率：Baud = FPCLK / (16xUnDL

4、M:UnDLL)假设APB时钟为24MHz，UART0要得到的目标波特率为9600:U0LCR = 0 x83;usFdiv = (FPCLK / 16) / 9600;U0DLM = usFdiv / 256;U0DLL = usFdiv % 256;U0LCR = 0 x03;操作示例:允许设置波特率设置波特率锁存波特率手动波特率配置模式： UART波特率发生器的时钟源是APB时钟，APB时钟经过16分频后将该值保存在除数锁存寄存器DLM与DLLUART基本操作帧格式设置 UART通信时需保证收发两端的帧格式一致，否则会出现通信错误停止位2奇偶设置3奇偶选择5 : 4字长功能1 :0位Un

5、LCR可有可无 12位操作示例:要求UART0的工作模式为：8位字符长度，1个停止位，无奇偶校验0 0U0LCR = 0 x03;001 1UART基本操作FIFO设置位75:3210功能Rx触发选择保留Tx FIFO复位Rx FIFO复位FIFO使能 FIFO的初始化比较简单，主要设置包括Rx的触发深度，Tx FIFO与Rx FIFO的复位，以及FIFO的使能。UnFCR操作示例:U0FCR = 0 x83; UART0接收缓冲区触发点为8字节，同时使能并复位发送和接收FIFOUART基本操作UART的数据收发2UART数据收发UnLSR UnIIR查询发送状态查询接收状态UnLSR UnI

6、IR接收数据UnRBR 发送数据UnTHR发送过程接收过程UART基本操作 在数据收发的过程中，通常采用查询和中断两种方式来进行。它们的基本原理如下：中断方式：通过中断实现对数据的收发，然后查询中断标志寄存器（UnIIR）来进行不同处理。查询方式：通过查询线状态寄存器（UnLSR）来获得数据发送和接收的状态，然后进行相应操作。 UART数据收发原理UART基本操作 UART发送单元 UnTHR是发送FIFO的最高字节。它包含了TX FIFO中的最新字符，可以通过总线接口对其操作UnTSRTxFIFO发送单元内部结构THR发送单元发送移位寄存器（UnTSR)发送保持寄存器（UnTHR）发送FIF

7、OUART基本操作 UART查询方式发送 UnTSR151413121110987654321UnTHR0 xAAFIFOCPU向发送保持寄存器（UnTHR)写数据，数据进入发送FIFO，然后通过发送移位寄存器将数据从TXD引脚发送出去 UnLSR5UnLSR5反映发送FIFO中是否包含数据。FIFO有数据 U0THR = ucDat; while (U0LSR & 0 x20) = 0); TXDUART基本操作 UART接收单元接收单元接收移位寄存器（UnRSR)接收保持寄存器（UnRBR）接收FIFOUnRSRRxFIFO接收单元内部结构RBR UnRBR是接收FIFO的最高字节，它包含

8、了最高接收到的字符，可以通过总线接口读取它。UART基本操作 UART查询方式接收 UnRSR151413121110987654321UnRBRFIFOdataUnLSR0UnLSR0反映接收FIFO中是否包含数据。移位寄存器（RSR）从RXD引脚接收串行数据后，送入接收FIFO；CPU从接收保持寄存器(UnRBR)将收到的数据读出 while (U0LSR & 0 x01) = 0); ucRcvData = U0RBR; FIFO有数据若无数据，则始终查询，浪费CPU的资源UART基本操作 UART中断寄存器中断状态0中断标志3 : 1功能位UnIIR位0： 表示中断是否挂起 0：至少1

9、个中断挂起 1：没有挂起中断位31：表示中断状态 001：发送中断 010：接收数据中断 110：字符超时中断 其他：略UART基本操作 UART中断方式接收 UnRSR151413121110987654321UnRBRFIFO触发点data当RX FIFO中数据未达8个字节，且在一断时间内未放入数据，会产生接收器超时中断；当RX FIFO中寄存器字节数达到8个时，触发RDA中断。收到8个字符，到达预设值，产生RDA中断产生字符超时中断（CTI）假设此时UnFCR7:6为10，则RX的触发点设置为8个字节等待3.5-4.5个字节的时间可以一次读取多个数据,当对UnRBR执行读操作，中断标志被

10、清除。仍然没有接收到数据UART基本操作 RDA中断服务程序 switch(U0IIR & 0 x0f) case 0 x04： /* 发生 RDA 中断 */ for(i = 0; i 8; i+) /* 连续读取 U0RBR 寄存器 8 次 */ RvBufi=U0RBR； /*将接收到的数据保存到接收缓冲区 RcvBuf中 */ UART基本操作 CTI中断服务程序 switch(U0IIR & 0 x0f) case 0 x0c： /* 发生超时中断CTI */ while(U0LSR & 0 x01) = 1) /* 如果接收 FIFO 中含有数据， 就读取 UnRBR 寄存器 */

11、RcvBuf i+ = U0RBR; /* 将数据保存到接收缓冲区 RcvBuf中 */ break UART基本操作 初始化例程#define UART_BPS 115200 /* 定义通讯波特率 */ /*/* 函数名称： UART0_Ini * 函数功能： 初始化串口 0。设置为 8 位数据位， 1 位停止位，无奇偶校验， 波特率为 115200 */void UART0_Ini(void) uint32_t Fdiv = 0; U0LCR = 0 x83; /* DLAB = 1，可设置波特率 */ Fdiv = (Fpclk / 16) / UART_BPS; /* 设置波特率 */

12、 U0DLM = Fdiv / 256; U0DLL = Fdiv % 256; U0LCR = 0 x03; /* 锁定除数访问 */ U0FCR = 0 x07; /* 使能并复位 FIFO */ UART基本操作 查询方式发送例程/* 函数名称： UART0_SendByte * 函数功能： 向串口发送字节数据，并等待发送完毕 * 入口参数： data 要发送的数据 * 出口参数：无 */void UART0_SendByte(uint8 data) U0THR = data; /* 发送数据 */ while ( (U0LSR&0 x40)=0 ); /* 等待数据发送完毕 */ UART基本操作 查询方式接收例程/* 函数名称： U