S3C2410中文手册第11章UART.docx

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S3C2410中文手册第11章UART

第十一章异步串口通信

概述

S3C2410的UART提供3个独立的异步串行通信端口，每个端口可以基于中断或者DMA进行操作。

换句话说，UART控制器可以在CPU和UART之间产生一个中断或者DMA请求来传输数据。

UART在系统时钟下运行可支持高达230.4K的波特率，如果使用外部设备提供的UEXTCLK，UART的速度还可以更高。

每个UART通道各含有两个16位的接收和发送FIFO。

S3C2410的UART包括可编程的波特率，红外接收/发送，一个或两个停止位插入，5-8位数据宽度和奇偶校验。

每个UART包括一个波特率发生器、一个发送器、一个接收器和一个控制单元，如图11-1所示。

波特率发生器的输入可以是PCLK或者UEXTCLK。

发送器和接收器包含16位的FIFO和移位寄存器，数据被送入FIFO，然后被复制到发送移位寄存器准备发送，然后数据按位从发送数据引脚TxDn输出。

同时，接收数据从接收数据引脚RxDn按位移入接收移位寄存器，并复制到FIFO。

特性

—RxD0,TxD0,RxD1,TxD1,RxD2,和TxD2基于中断或者DMA操作

—UARTCh0,1,和2具有IrDA1.0&16字节FIFO

—UARTCh0和1具有nRTS0,nCTS0,nRTS1,和nCTS1

—支持发生/接收握手

图11-1UART方框图

串口操作

下述部分描述了UART的一些操作，包括数据发送、数据接收、中断产生、波特率发生、loop-back模式、红外模式和自动流控制。

数据发送

发送数据的帧结构是可编程的，它由1个起始位、5-8个数据位、1个可选的奇偶位和1-2个停止位组成，这些可以在线控制寄存器ULCONn中设定。

接收器可以产生一个断点条件——使串行输出保持1帧发送时间的逻辑0状态。

当前发送字被完全发送出去后，这个断点信号随后发送。

断点信号发送之后，继续发送数据到TxFIFO（如果没有FIFO则发送到Tx保持寄存器）。

数据接收

与数据发送一样，接收数据的帧格式也是可编程的。

它由1个起始位、5-8个数据位、1个可选的奇偶位和1-2个停止位组成，这些可以在线控制寄存器ULCONn中设定。

接收器可以探测到溢出错误和帧错误。

—溢出错误：

在旧数据被读出来之前新的数据覆盖了旧的数据

—帧错误：

接收数据没有有效的停止位

当在3个字时间（与字长度位的设置有关）内没有接收到任何数据并且RxFIFO非空时，将会产生一个接收超时条件。

自动流控制（AFC）

UART0和UART1通过nRTSandnCTS信号支持自动流控制，例如连接到外部UART时。

如果用户希望将UART连接到一个MODEM，可以在UMCONn寄存器中禁止自动流控位，并且通过软件控制nRTS信号。

在AFC时，nRTS由接收器的状态决定，而nCTS信号控制发送器的操作。

只有当nCTS信号有效的时候（在AFC时，nCTS意味着其它UART的FIFO准备接收数据）UART发送器才会发送FIFO中的数据。

在UART接收数据之前，当它的接收FIFO多于2字节的剩余空间时nRTS必须有效，当它的接收FIFO少于1字节的剩余空间时nRTS必须无效（nRTS意味着它自己的接收FIFO开始准备接收数据）。

图11-2UARTAFC接口

注：

UART2不支持AFC功能，因为S3C2410没有nRTS2和nCTS2。

无AFC的例子

通过FIFO操作Rx

1、选择接收模式（中断还是DMA模式）。

2、检查UFSTATn寄存器中RxFIFO的值。

如果值小于15，用户必须将UMCONn[0]置1（nRTS生效），如果大于等于15，用户必须将UMCONn[0]清0（nRTS无效）。

3、重复第2步。

通过FIFO操作Tx

1、选择发送模式（中断还是DMA模式）。

2、检查UMCONn[0]的值，如果为1，写数据到TxFIFO

RS-232C接口

如果希望将UART连接到MODEM，nRTS,nCTS,nDSR,nDTR,DCD和nRI信号是必须的。

这种情况下用户可以通过GPIO控制这些信号因为AFC不支持RS-232C接口。

中断/DMA请求的产生

每个UART有5个状态（Tx/Rx/Error）信号：

溢出错误、帧错误、接收缓冲满、发送缓冲空和发送移位寄存器空。

这些状态体现在UART状态寄存器中的相关位（UTRSTATn/UERSTATn）。

溢出错误和帧错误与接收错误状态相关，每个错误可以产生一个接收错误状态中断请求，如果控制寄存器UCONn中的receive-error-status-interrupt-enable位被置1的话。

如果探测到一个receive-error-status-interrupt-enable位，通过读UERSTSTn的值可以识别这一中断请求。

控制寄存器UCONn的接收器模式为1（中断或者循环检测模式）：

当接收器在FIFO模式下将一个数据从接收移位寄存器写入FIFO时，如果接收到的数据到达了RxFIFO的触发条件，Rx中断就产生了。

在无FIFO模式下，每次接收器将数据从移位寄存器写入接收保持寄存器都将产生一个RX中断请求。

如果控制寄存器的接收和发送模式选择为DMAn请求模式，在上面的情况下则是DMAn请求发生而不是RX/Tx中断请求产生。

UART错误状态FIFO

UART除了RxFIFO外还有错误状态FIFO。

错误状态FIFO指示接收到的哪个数据有错误。

只有当有错误的数据准备读出的时候才会产生错误中断。

要清除错误状态FIFO，URXHn和UERSTATn必须被读出。

例如：

假设UARTRxFIFO顺序接收到ABCD4个字符，在接收B的时候发生了帧错误。

事实上UART接收错误并未产生任务错误中断，因为错误的数据B还没有被读出，只有当读B字符的时候才会发生错误中断。

图11-3描述了这一例子。

波特率发生器

每个UART的波特率发生器提供串行时钟给接收器和发送器。

波特率发生器的时钟源可以选择内不系统时钟或者UEXTCLK。

换句话说，通过设置UCONn的时钟选择被除数是可选的。

波特率时钟通过对时钟源（PCLKORUEXTCLK）进行16分频，然后进行一个16位的除数分频得到，这个分频数由波特率除数寄存器UBRDIVn指定。

UBRDIVn可由下式得出：

UBRDIVn=（int）（PCLK/（bps*16））-1

此除数应该在1-（2的16方-1）之间。

为了UART的精确性，S3C2410还支持UEXTCLK作为被除数。

如果使用UEXTCLK（由外部UART设备或者系统提供），串行时钟能够精确地和UEXTCLK同步，因此用户可以得到更精确的UART操作，UBRDIVn由下式决定：

UBRDIVn=（int）（UEXTCLK/（bpsx16））–1

此除数应该在1-（2的16方-1）之间，且UEXTCLK要比PCLK低。

例如，如果波特率为115200bps，而PCLK或者UEXTCLK为40MHz，则UBRDIVn为：

UBRDIVn=（int）（40000000/（115200x16））-1

=（int）（21.7）-1

=21-1=20

波特率错误容差

UART的帧错误应该少于1.87%（3/160）。

UARTFrameerrorshouldbelessthan1.87%（3/160）.

tUPCLK=（UBRDIVn+1）x16x1Frame/PCLKtUPCLK:

RealUARTClock

tUEXACT=1Frame/baud-ratetUEXACT:

IdealUARTClock

UARTerror=（tUPCLK–tUEXACT）/tUEXACTx100%

注意：

1、1帧=起始位+数据位+奇偶位+停止位

2、在特定条件下，波特率上限可达921.6K，例如当PCLK为60MHZ时，可以使用921.6K的波特率而误差为1.69%

loop-back模式

为了识别通讯连接中的故障，UART提供了一种叫loop-back模式的测试模式。

这种模式结构上使能了UART的TXD和RXD连接，因此发送数据被接收器通过RXD接收。

这一特性允许处理器检查每个SIO通道的内部发送到接收的数据路径。

可以通过设置UART控制寄存器UCONn中的loopback位选择这一模式。

红外（IR）模式

UART支持红外（IR）接收和发送，可以通过设置UART线控制寄存器ULCONn的Infra-red-mode位来进入这一模式。

图11-4阐述了如何实现IR模式。

在IR发送模式下，发送脉冲的比例是3/16——正常的发送比率（当发送数据位为0的时候）；在IR接收模式下，接收器必须检测3/16的脉冲来识别0值（见图11-6和11-7所示的帧时序）。

UARTSFR

UART线控制寄存器ULCONn

有3个UART线控制寄存器：

ULCON0,ULCON1,andULCON2

UART控制寄存器UCONn

有3个UART控制寄存器：

UCON0,UCON1,andUCON2

注意：

DMA接收有FIFO模式下，当UART没有达到FIFO触发条件而且3个字时间没有接收到数据时，Rx中断会产生，用户应该检查FIFO的状态并读出其它数据。

UARTFIFO控制寄存器UFCONn

波特率除数寄存器UBRDIVn

有3个波特率除数寄存器：

UBRDIV0，UBRDIV1，UBRDIV2，存储于里面的值用于设置串口波特率：

UBRDIVn=（int）（PCLK/（bpsx16））–1

或UBRDIVn=（int）（UEXTCLK/（bpsx16））–1

此除数应该在1-（2的16方-1）之间，且UEXTCLK要比PCLK低。

例如，如果波特率为115200bps，而PCLK或者UEXTCLK为40MHz，则UBRDIVn为：

UBRDIVn=（int）（40000000/（115200x16））-1

=（int）（21.7）-1

=21-1=20