第011课_串口(UART)的使用

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第001节_辅线1_硬件知识_UART硬件介绍

1. 串口的硬件介绍

UART的全称是 Universal Asynchronous Receiver and Transmiter ,即异步发送和接收。

串口在嵌入式中用途非常广泛,主要的用途有:

  1. 打印调试信息;

  2. 外接各种模块:GPS、蓝牙等;

串口因为结构简单、稳定可靠,广受欢迎。通过三根线即可,发送、接收、地线。

通过TxD -> RxD 把ARM开发板要发送的信息发送给PC机。通过RxD -> TxD 线把PC机要发送的信息发送给ARM开发板。最下面的地线统一参考地。

 

2. 串口的参数:

  波特率:一般选波特率都会有9600,115200等选项。其实意思就是每秒传输多少个比特位数(bit)。

  起始位:线发送一个逻辑"0"的信号,表示传输数据的开始。

  数据位:可以是5~8位逻辑"0"或"1"。如ASCII码(7位),扩展BCD码(8位)。小端传输。

  校验位:数据位加上这最后一位,使得"1"的位数为偶数(偶校验)或奇数(奇校验),以此来校验数据传送的正确性。

  停止位:它是一个字符数据的结束标志。

 

怎么发送一字节数据,比如“A”?

“A”的ASCII值是0x41,二进制就是01000001,怎样把这8位数据发送给PC机呢?

  1. 双方约定好波特率(每一位占据的时间);

  2. 规定传输协议

a. 原来是高电平,ARM拉低电平,保持1bit时间;

b. PC在低电平开始处计时;

c. ARM根据数据依次驱动TxD的电平,同时PC依次读取RxD引脚电平,获取数据;

前面图中提及到了逻辑电平,也就是代表信号1的引脚电平是人为规定的。如图是TTL/COMS逻辑电平下,传输“A”时的波形:

在xV至5V之间,就认为时逻辑1,在0V至yV之间就为逻辑0。

如图是RS-232逻辑电平下,传输"A"时的波形:

在-12V至-3V之间,就认为是逻辑1,在+3V至+12V之间就为逻辑0。

RS-232的电平比TTL/CMOS高,能传输更远的距离,在工业上用得比较多。

市面上大多数ARM不止一个串口,一般使用串口0来调试,其他串口来外接模块。

ARM芯片上的串口都是TTl电平的,通过板子上或者外接的电平转换芯片,转成RS232接口,连接到电脑的RS232串口上,实现两者的数据传输。

现在的电脑越来越少有RS232串口的接口,当然USB是几乎都有的。因此使用USB串口芯片将ARM芯片上的TTL电平转换成USB串口协议,即可通过USB与电脑数据传输。

上面的两种方式,对ARM芯片的编程操作都是一样的。

 

ARM芯片是如何发送/接收数据?

如图所示串口结构图:

要发送数据时,CPU控制内存要发送的数据通过FIFO传给UART单位,UART里面的移位器,依次将数据发送出去,在发送完成后产生中断提醒CPU传输完成。

接收数据时,获取接收引脚的电平,逐位放进移位寄存器,再放入FIFO,写入内存。在接收完成后产生中断提醒CPU传输完成。

 

第002节_S3C2440_UART编程

在uart.c这个文件里需要编写这样几个函数:

uart0_init()      用于初始化串口
putchar()         用于发送一个字符
getchar()         用于接收一个字符
puts()             用于发送一串字符        

在uart0_init()需要做如下几件事:

1. 设置引脚用于串口:根据原理图和参考手册设置GPH2,3用于TxD0,RxD0,并且为了将其保持为高电平,先设置其为上拉:

GPHCON &= ~((3<<4) | (3<<6));
GPHCON |=  ((2<<4) | (2<<6));
GPHUP &= ~((1<<2) | (1<<3));  /* 使能内部上拉 */

2. 设置波特率

将uart设置为PCLK,中断/查询模式:

UCON0 = 0x00000005; /* PCLK,中断/查询模式 */

uart clock = 50M,波特率假设是 115200,

根据公式 UBRDIVn = (int)( UART clock / ( buad rate x 16) ) –1 

得到  UBRDIVn = (int)( 50000000 / ( 115200 x 16) ) –1 = 26 

设置:

UBRDIV0 = 26;

3. 设置数据格式

数据格式设置常用8n1:8个数据位,无校验位,1个停止位

ULCON0 = 0x00000003; /* 8n1: 8个数据位, 无较验位, 1个停止位 */

读取UTRSTAT0寄存器,查询其第2位判断发送buff是否为空,即上一次发送是否完成,如果完成即想UTXH0写入要发送的数据;查询其第0位判断接收buff是否为空,即本次接收是否完成,如果接收完成,读取URXH0的值。

int putchar(int c)
{
    /* UTRSTAT0 */
    /* UTXH0 */

    while (!(UTRSTAT0 & (1<<2)));
    UTXH0 = (unsigned char)c;
    
}

int getchar(void)
{
    while (!(UTRSTAT0 & (1<<0)));
    return URXH0;
}

循环输出字符,就可以实现字符串的输出:

int puts(const char *s)
{
    while (*s)
    {
        putchar(*s);
        s++;
    }
}

在主函数里,先调用初始化函数,然后循环获取用户输入的数据,然后回显出来。并且在收到'\r'回车时,输出'\n'换行,有些时候'\n'是回车,那输出'\r'换行。

#include "s3c2440_soc.h"
#include "uart.h"

int main(void)
{
    unsigned char c;
    
    uart0_init();
    puts("Hello, world!\n\r");
    
    while(1)
    {
        c = getchar();
        if (c == '\r')
        {
            putchar('\n');
        }

        if (c == '\n')
        {
            putchar('\r');
        }

        putchar(c);
    }
    return 0;
}

 

第003节_从零实现用于裸机调试的printf函数,手动确定可变参数

从零写一个用于裸机程序调试的printf函数

自己写C语言应用程序的时候,经常会使用printf来打印。

 1 #include <stdio.h>
 2 
 3 void printf_test(void)
 4 {
 5     printf("hello word\n");
 6     printf("This is www.100ask.org my_printf test\n");
 7     printf("test char              =%c,%c\n",'A','a');
 8     printf("test decimal number    =%d\n",123456);
 9     printf("test decimal number    =%d\n",-123456);
10     printf("test hex     number    =0X%x\n",0x55aa55aa);
11     printf("test string            =%s\n","www.100ask.org");
12 }
13 
14 int main(int argc ,char * argv[])
15 {
16     printf_test();
17     return 0;
18 }
编译:
gcc -o printf_test printf_test.c

运行输出:

1 hello word
2 This is www.100ask.org my_printf test
3 test char               =A,a
4 test decimal number     =123456
5 test decimal number     =-123456
6 test hex     number     =0X55aa55aa
7 test string             =www.100ask.org

 

显示过程:

应用程序 -->  printf("%d",123456); --> 一系列函数 --> 在终端上显示123456。

 

printf是一个标准库函数,功能是:打印(变量、字符串)等等。

 

问题:能不能依据printf的原理,写一个简易的用于裸机程序调试的my_printf函数呢?

好处:1)my_printf函数在单片机、嵌入式芯片裸机调试过程中非常方便。

    2)my_printf函数可以帮你打印寄存器的值,变量的值,打印字符串等等。

 

printf的声明:

通过 man 3 printf  可以找到printf的声明  int printf(const char *format, ...); 

 

printf中的格式字符

printf中的格式字符
格式字符 说明
d 以带符号的十进制形式输出整数(整数不输出符号)
u 以无符号十进制形式输出整数
x

以十六进制无符号形式输出整数(不输出前导符0x),

用x则输出十六进制数a~f时以小写形式输出

c 以字符形式输出,只输出一个字符
s 输出字符串

 

如果自己写的my_printf函数实现%d %u %x %c %s,则就可以用于裸机程序的调试。

 

int printf(const char *format, ...); 

format:固定参数

...:可变参数(变参)(搞懂变参原理,printf函数就搞懂了)

 

可变参数:

1) C语言指针

2)代码:手工确定可变参数

3)代码:自动确定可变参数

 

#include <stdio.h>

// int printf(const char *format, ...);
int push_test(const char *format, ...)
{
    printf("arg1 : %s\n",format);
    return 0;
}

int main(int argc,char **argv)
{
    printf("sizeof(char   )=%d\n",sizeof(char ));
    printf("sizeof(int    )=%d\n",sizeof(int  ));
    printf("sizeof(char  *)=%d\n",sizeof(char *));
    printf("sizeof(char **)=%d\n",sizeof(char **));
    
    push_test("abcd");
    return 0;
}

编译 gcc -m32 -o push_test push_test.c 运行输出:

sizeof(char   )=1
sizeof(int    )=4
sizeof(char  *)=4
sizeof(char **)=4
arg1 : abcd

这里push_test函数传入的“abcd”,只给了固定参数format,而可变参数...没有使用。

 

更改程序,push_test传输第二个参数,传入可变参数。

 

posted @ 2019-04-02 13:52  doitjust  阅读(1356)  评论(0编辑  收藏  举报