ARM笔记： UART学习笔记

一． UART原理

UART,Universal Asynchronous Receive Transmitter ，它用来传输串行数据：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，将串行收集放在缓冲区中，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，最精简的连线方式只有3根线，TxD用于发送数据，RxD用于接收数据，Gnd用于提供双方参考电平。

UART使用标准的TTL/CMOS逻辑电平来表示数据，为了增强数据的抗干扰能力，提高数据传输长度，通常将TTL/CMOS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，帧(frame)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，停止位。发送数据前，UART之间需要约定好数据的传输速率（波特率=1/每位所占时间），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：

（1） 平时数据线牌空闲状态（1状态）。

（2） 当要发送数据时，UART改变TxD数据线的状态（1->0），并维持1位的时间，接收方在检测到这一开始位的时候，再等待1.5位时间就开始一位一位地检测数据线的状态以得到数据。

（3） UART一帧中可以有5，6，7或者8位的数据，发送方一位一位地改变数据线的状态，将它们发送出去，首先发送最低位。

（4） 如果使用校验功能，UART在发送完数据位后，还要发送1个校验位，有两种校验方法：奇校验，偶校验（数据线连同校验位中“1”的个数等于奇数还是偶数）。

（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。

二． S3C2440 UART的特性

S3C2440中的UART功能有3个通道，每个通道都可以工作于中断模式或者DMA模式，即是UART可以发出中断或者DMA请求以便在UART，CPU间传输数据。UART由波特率发生器，发送器，接收器和控制逻辑组成。

使用系统时钟时，S3C2440的UART波特率可以达到115.2Kbit/s。如果使用UEXTCLK引脚提供的外部时钟，则可以达到更高的波特率，波特率可以通过编程进行控制。S3C2440的UART的FIFO深度为64，发送数据时，CPU先将数据写入到发送FIFO中，然后 UART会自动将FIFO中的数据复制到“发送移位器（Transmit Shifter）”中，发送移位器将数据按照一定的格式插入相应开始位，校验位，停止位等，一位一位地发送到TxDn数据线上。接收时，接收移位器将RxDn数据线上的数据一位一位接收进来，然后复制到接收FIFO中，CPU即可从中读取数据。

S3C2440的UART的每个通道支持的停止位有1位，2位，数据位有5，6，7或者8位，支持校验功能，另外还有红外发送/接收功能。

三． S3C2440 UART的使用

在使用UART前，需要设置波特率，传输格式，设置管脚为UART功能，选择UART通道的工作模式为中断模式或者DMA模式，设置好之后，往某个寄存器中写入数据即可发送，读取某寄存器即可得到接收的数据，可以通过查询状态寄存器或者设置中断来获知数据是否已经发送完毕，是否已经接收到数据。

1. 配置相应I/O口的寄存器，将所涉及的UART通道管脚设置为UART功能。

比如UART通道0中，GPH2,GPH3分别用作TXD0,RXD0，要使用UART通道0时，先设置GPHCON寄存器将GPH2,GPH3引脚功能设置为TXD0,RXD0。

2. UBRDIVn寄存器，用于设置波特率。

3. ULCONn寄存器,设置传输格式。

4. UCONn寄存器，用于选择UART的时钟源，设置UART中断方式等等。

5. UFCONn寄存器，UFSTATn寄存器。UFCONn寄存器，用于设置是否使用FIFO，设置各FIFO的触发阈值，可以通过调协UFCONn寄存器来复位各个FIFO。读取UFSTAT n寄存器可以知道各个FIFO是否已满，其中有多少数据。如果不使用FIFO时，可以认为FIFO的深度为1，如果使用FIFO时，S3C2440的FIFO深度为64。

6. UMCONn寄存器，UMSTATn寄存器，用于流量控制。

7. UTRSTATn寄存器用来表明数据是否已经发送完毕，是否已经接收到数据。

以上各个寄存的配置方法可以参考数据手册。

8. USERSTATn寄存器，用于表示各种错误的发生。

9. UTXHn寄存器，CPU将数据写入到这个寄存器，UART即会将它保存到缓冲区中，并自动发送出去。

10. URXHn寄存器,当UART接收到数据时，CPU读取这个寄存器，即可获得数据。