UART基础知识【转载】
1、UART原理说明
发送数据时,CPU将并行数据写入UART,UART按照一定的格式在一根电线上串行发出;接收数据时,UART检测另一根电线上的信号,串行收集然后放在缓冲区中,CPU即可读取UART获得这些数据。UART之间以全双工方式传输数据,最精确的连线方法只有3根电线:TxD用于发送数据,RxD用于接收数据,Gnd用于给双发提供参考电平,连线如下:
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UART使用标准的TTL/CMOS逻辑电平(0~5v、0~3.3v、0~2.5v或0~1.8v)来表示数据,高电平表示1,低电平表示0。为了增强数据的抗干扰能力、提高传输长度,通常将TTL/CMOD逻辑电平转换为RS-232逻辑电平,3~12v表示0,-3~-12v表示1
TxD、RxD数据线以位为最小单位传输数据,而帧由具有完整意义的、不可分割的若干位组成,它包含开始位、数据位、校验位(需要的话)和停止位。发送数据之前,UART之间要约定好数据的传输速率(即每位所占据的时间,其倒数称为波特率)、数据的传输格式(即有多少个数据位、是否使用校验位、是奇校验还是偶校验、有多少个停止位)。
数据传输流程如下:
(1)平时数据线处于空闲状态(1状态)
(2)当要发送数据时,UART改变TxD数据线的状态(变为0状态)并维持1位的时间,这样接收方检测到开始位后,在等待1.5位的时间就开始一位一位地检测数据线的状态得到所传输的数据。
(3)UART一帧中可以有5、6、7或8位的数据,发送方一位一位地改变数据线的状态将他们发送出去,首先发送最低位。
(4)如果使用校验功能,UART在发送完数据后,还要发送1位校验位。有两种校验方法:奇校验、偶校验——数据位连同校验位中,1的数据等于奇数或偶数。
(5)最后,发送停止位,数据线恢复到空闲状态(1状态)。停止位的长度有3种:1位、1.5位、2位。
下图演示了UART使用7个数据位、偶校验、2个停止位的格式传输字符‘A’(二进制值为0b1000001)时,TTL/COM逻辑电平和RS-232逻辑电平对应的波形
TTL/COM逻辑电平
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RS-232逻辑电平
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2、s3c2440 UART特性
(1)工作模式
s3c2440中,UART有三个独立的通道,UART0、UART1、UART2,每个通道都可以工作于中断模式和DMA模式。关于这两种模式我们有必要说一下
<1>中断模式:
这就是说,当要收发数据时会向CPU发出中断请求,由CPU完成收发的工作
<2>DMA模式:
这就是说,当要收发数据发出DMA请求,然后DMA向CPU发出总线请求,CPU将总线交给DMA之后,由DMA控制数据的收发工作。
(2)数据收发方式
<1>使用FIFO
在发送端,首先检查对方是否请求发送以及FIFO是否已满,只有当对方有发送请求且FIFO未满的情况下,才会向FIFO写入数据,当FIFO数据达到一定数量是,就会进行中断请求或DMA请求,将数据通过移位寄存器发送出去。在接收端,通过移位寄存器将数据存入FIFO中。
在接收端,首先检查FIFO是否已满,如果FIFO未满,则可以发出请求发送信号。
<2>不使用FIFO
在发送端首先检查发送缓冲器是否为空以及是否有发送请求,如果发送缓冲区为空,就会向发送缓冲区写入数据,然后产生中断请求或DMA请求,将数据发送到接收端。当接收端的接收缓冲区接收到数据后,先读取数据,然后再次请求发送数据。
3、s3c2410 UART的使用方法
(1)将所涉及到的UART通道管脚设为UART功能
(2)UBRDIVn寄存器:设置波特率
(3)ULCONn寄存器:设置传输格式
(4)UCONn寄存器:选择UART时钟源、设置UART中断方式等
(5)UFCONn寄存器和UFSTATn寄存器:用来设置是否使用FIFO,设置各个FIFO的触发阀值
(6)UMCONn寄存器和UMSTATn寄存器:用于流量控制