UART通信实验.docx

UART通信实验.docx

《UART通信实验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《UART通信实验.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

UART通信实验

计算机与外部设备之间的通信一般采用两种方式：

并行方式和串行方式。

所谓的并行方式就是各个位同时进行传输的通信方式，这种方式通信主要特点是通信的速度快，但当距离远且位数多的时候并行通信的成本就会高很多。

串行通信分为异步与同步串行通信。

UART（通用异步收发器）就是所谓的异步串行通信协议。

只要通信的双方采用相同的数据帧格式（数据位，开始位，校验位，停止位）和波特率就能在未共享同步时钟信号的情况下通过两根据数据线（RX和TX）进行数据通信。

采用这种方式，当数据传输结束后可以通过置位中断位通知处理器进行相应的处理。

STELLARIS系列ARM芯片的UART具有完全可编程，16C550型串口接口的特性（但并不兼容）。

独立发送FIFO（16B）和接收的FIFO（16B）（firstinfirstout），可以将两个FIFO配置成不同程序的触发中断，可供选择的触发深底见下图中。

如：

接收FIFO配置成1/4触发深度，则当UART收到4个数据时，产生接收中断。

UART模块的特性如下：

下面是PC机的COM接口与ARM芯片的UART接口的典型电路。

注意：

图中的电阻不能省略，否则会影响数据的传输。

U1是Exar（原sipex）公司出产的UART转RS232C的接口芯片SP3232E。

可在3.3V下工作。

UART的功能概述：

发送：

发送逻辑从发送FIFO读取的数据执行并->串转换。

控制逻辑执行输出起始位在前的串行流，根据控制寄存器中已编程的配置，后面紧跟数据位（注：

LSB最低位先输出），奇偶校验位，停止位。

接收：

在检测到一个有效的起始脉冲时，接收逻辑对收到以的位流执行串->并转换，此外还会对溢出错误，奇偶校验错误，帧错误和线中止（line-break）错误进行检测。

并将检测到的状态一起写入到接收FIFO中。

波特率的产生：

baud-ratedivisor（波特率除数）是一个22位数，16位整数和6位小数。

波特率发生器利用这个数来决定位周期。

在带有小数的波特率发生器下，UART可以产生所有标准的波特率，且误差小。

数据的收发过程：

#defineUARTConfigSet（ulBase,ulBand-rate,ulConfig）UARTConfigSetExpClk（ulBase,ulUARTClk,ulBaud,ulConfig）

在调用这个宏函数之前，应先调用时钟配置函数，不要使用误差太大的内部振荡器IOSC、IOSC/4、INT30等。

关于ulConfig这个参数的配置：

数据位UART_CONFIG_WLEN_5/6/7/8,停止位UART_CONFIG_STOP_ONE/TWO,

校验位UART_CONFIG_PAR_NONE/ODD/EVEN/ONE/ZERO

UARTEnable（）;和UARTDisable（）；这两个是用来使能和禁止UART收发功能的，一般是先将UART配置好后再使能，如果要修改UART配置的话，一般要先禁止再配置再使能。

VoidUARTCharPut（ulBase,ulChar）;

LongUARTCharGet（ulBase）;这两个函数都是以轮询的方式发送和接收数据的。

如果发送FIFO中有空位则填充要发送的数据，否则等待。

如果接收FIFO中有数据则读出数据并返回，否则等待。

不管是UARTCharPut（ulBase,ulChar）还是UARTCharPutNonBlocking（）,在发送数据时实际都是将数据往发送FIFO一丢就走，而并非真正在UNTX管脚意义上真正发送完毕。

函数UARTBusy（）则是判断UART发送操作是否忙，可用来判断发送FIFO中的数据是否真正发送完毕。

在UART转半双工的RS-485通信里面，需要在发送完一批数据之后将传输方向切换为接收，如果此时发送FIFO中仍然存在数据未真正被发送出去，则过早的切换方向会破坏发送的过程。

所以此时用UARTBusy（）函数是必要的。

在要用到GPIO口的第二功能时就要用相应的配置函数将GPIO口配置成第二功能，如GPIO口用作UART功能时应该用GPIOPinTypeUARTT（ulBase,ulPins）;这个函数。

UART中断：

UART的回环操作（loopback）:

所谓的回环操作就是TX发送的数据被RX输入端接收。

这样有利于调试和检测。

UART的IrDA串行红外（SIR）编码器/解码器模块：

SIR具有的两种模式：

以发送0X59为例，原始数据的0信号被转换成3/16位周期的高脉冲被发射出去，而1信号不会对发射管产生任何的响应。

可以看出开启发射管的时间是相当短的，因而可以节省功耗。

在UNRX接收端，接收管的开启时间同样很短，这也达到了降低功耗的目的。

收发深度触发设置库函数：

UART的SIR模块的使能与禁止：

UART的DMA操作的使能与禁止：

UART的收发FIFO是否存在空位的探测函数：

UART的无阻塞形式的数据的收发：

UART的线中止的产生与撤销：

注意：

这是函数是控制UnTX引脚的电平状态，从而控制对方的UnRX引脚是否产生一个线中止条件。

UART的中断源：

发送FIFO原理（程序）：

UART的FIFO的关闭与开启问题：

首先，UART的FIFO是可以关闭的。

FIFO有FIFO的用处，但也有必须关掉FIFO用处。

像我们的设备，UART0用于和电脑连接，进行监测和调试，用FIFO就很不错。

但UART1和UART2需要和别的设备进行通讯，而在通讯协议中必须检测两个字符之间的间隔，这时就不能开FIFO。

所以，一个设计得好的CPU应该既能开FIFO也能关掉。

    Datasheet上也说，复位完成后，两个FIFO都被禁能，提供传统双缓冲接口的1字节深的操作，那为什么很多人感觉FIFO关不掉呢？

其实的原因很简单：

在初始化UART时的一些功能调用打开了FIFO，最主要的是UARTEnable，而UARTConfigSetExpClk在完成了速率等配制后，又调用了UARTEnable。

所以要关掉FIFO很简单，只要在初始化UART的最后加一句：

HWREG（UART1_BASE + UART_O_LCRH） &= ~（UART_LCRH_FEN）;

并且LM的UART的FIFO是没有空中断的。

不过当关闭FIFO后，发中断就相当于空中断。

另外ZLG的9616中文翻译关于UART有个错误：

中文版 PAGE292:

在UARTLCRH的位1、位2和位7置位时，发送奇偶校验位，且检测结果为0。

在位1和位7都置位且位2清零时，发送奇偶校验位，且检测结果为1。

英文版PAGE 305:

When bits 1, 2, and 7 of UARTLCRH are set, the parity bit is transmitted and checked as a 0. When bits 1 and 7 are set and 2 is cleared,the parity bit is transmitted and checked as a 1.

这里意思是当bit7置1时，根据bit2强制发送效验位为1或0。

也就是通用串口常用奇偶效验位配置中的 MARK、 SPACE方式。

2008年新出的DustDevil系列（LM3S3000/5000等）已支持DMA！

新版的《STELLARIS外设驱动库函数》中新增的UARTBusy（）函数。

UART的IrDA接收和发送数据：

收发的框架：

实验原理：

UART数据流与半双工红外串行通信脉冲信号转换示意图:

关于用KEIL调试UART串行通信实验：

编译无错后，进入KEIL的DEBUG界面，打开KEIL自带的4个UART#工具中的任一一个，然后打开pripherals中的UART0,因为程序中所用到的是UART0。

然后复位，设置UART0的界面。

开始设置，数据和状态我们是在程序里在实现的，所以不用设置。

我们要设置的是COTROL项和BAUDRATE项，CONTROL中的UARTLCRH寄存器的位设置，FEN选中，WLEN设置为8位，UARTCTL寄存器的位设置，TXE和UARTEN位设置为1.COTROL设置的结果如图：

然后我们要设置的是BUADRATE项：

在这项里面是根据程序中对UART0的通信速率配置参数而定，一般用9600bps，IBRD是波特率除数的整数部分，而FBRD是波特率除数的小数部分。

根据公式BRD=IBRD.FBRD=SYSTEMCLOCK/（16*BUADRATE）;而算得IBRD=0X24,设置结果为：

由于程序中未用到中断，所以INTERRUPT项就可以不设置。

经过全局运行可以看到发送FIFO中的数据：

从图中我们可以看到这是我们在主程序里面发送的16B字符，但是在TXFIFO中只有15个？

而且如果我们将这个发送的程序放在WHILE

（1）前执行，那么会发现TXFIFO中的所有数据都被发送了，我们就看不到了，为了看到，我们可以在WHILE

（1）中设置一个断点。

这样我们就可以看见上图了。

当然也可以在WHILE

（1）中不断地发送数据。