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第10章通用异步收发器本章重点:⑴UART组成；⑵UART操作：包括数据发送／接收、自动流控制、非自动流控制、RS-232C接口、中断及DMA请求、UART错误状态FIFO、波特率发生器、回送方式、红外方式等；⑶各特殊功能寄存器的含义及设置。10.1概述S3C44B0X中通用异步收发器（UniversalAsynchronousReceiverandTransmitter，UART）提供了两个独立的异步串行I／O（SerialInputOutput，SIO）端口，每个可以使用基于中断（含查询）或基于DMA的方式操作，也就是说UART通过产生中断请求或DMA请求，在CPU（或内存）和UART之间传送数据。UART支持最高波特率为115.2Kbps。每个UART通道含一个16字节的接收FIFO（FirstInFirstOut，先进先出）寄存器组，一个16字节的发送FIFO寄存器组。数据发送和接收可以使用FIFO，也可以不使用FIFO。不使用FIFO时，CPU（或内存）要发送的数据写到UART的发送保持（缓冲区）寄存器，UART接收到的数据保存在接收保持（缓冲区）寄存器。可以对S3C44B0X中UART以下参数进行设置：波特率；红外IR（InfraRed）发送／接收模式；1位或2位停止位；5~8位数据位；奇偶校验位。如图10.1所示，每个UART含1个波特率发生器、发送器、接收器和控制单元。系统时钟MCLK可以作为时钟源送到波特率发生器。发送器和接收器各有1个16字节的FIFO和数据移位寄存器。要发送的数据写到FIFO后被拷贝到发送移位寄存器，通过发送数据引脚TxDn移位输出。接收数据从接收引脚RxDn移入接收移位寄存器，然后拷贝到FIFO。图10.1带FIFO的UART框图S3C44B0X中UART有以下特点：⑴RxD0、TxD0、RxD1和TxD1可以基于中断（含查询）或DMA方式操作；⑵UART通道0带有IrDA1.0，并且有16字节FIFO；⑶UART通道1带有IrDA1.0，并且有16字节FIFO；⑷支持发送／接收握手方式。10.2UART操作UART操作包含数据发送、数据接收、自动流控制（AutoFlowControl，AFC）、中断和DMA请求产生、错误状态FIFO、波特率发生器、红外方式等内容。⒈数据发送发送数据的帧格式是可编程的，由1位起始位，5~8位数据位，1位可选择的奇偶校验位和1~2位停止位组成，能够在UART线控制寄存器ULCONn中指定。发送器也能产生断开条件（breakcondition），断开条件迫使串行输出成为0状态，持续时间比1帧传送时间更长。⒉数据接收像发送一样，接收的数据帧格式也是可编程的，由1位起始位，5~8位数据位，１位可选择的奇偶校验位和1~2位停止位组成，能够在ULCONn中指定。接收器能够检查溢出错误（overrunerror）、奇偶校验错误（parityerror）、帧错误（frameerror）和断开条件（breakcondition），并分别设置错误标记。⑴溢出错误⑵奇偶校验错误⑶帧错误⑷断开条件接收超时条件出现的情况。⒊自动流控制S3C44B0X的UART使用nRTS和nCTS信号支持自动流控制（AutoFlowControl，AFC），在这种情况下必须将UATR连到另一个UART。如果用户连接UART到调制解调器，应该在UMCONn寄存器中禁止AFC位，由软件控制nRTS信号。自动流控制接口见图10.2。图10.2UARTAFC接口⒋非自动流控制（由软件控制nRTS和nCTS）⑴接收操作①选择接收方式基于中断或BDMA方式。②检查UFSTATn寄存器中接收FIFO计数值，如果小于15，用户必须设UMCONn[0]为1，使nRTS激活；如果大于等于15，用户将该值设为0，使nRTS不激活。③重复②⑵发送操作①选择发送方式基于中断或BDMA方式。②检查UMSTATn[0]的值，如果等于1，nCTS被激活，用户写数据到发送缓冲区或发送FIFO寄存器。⒌RS-232C接口如果用户希望连接到调制解调器接口，需要使用nRTS、nCTS、nDSR、nDTR、DCD和nRI信号，在这种情况下，用户能够使用通用I／O端口（GPIO）由软件控制这些信号，AFC不支持RS-232C接口。⒍中断／DMA请求产生每个UART有7种状态信号：溢出错、奇偶校验错、帧错、断开（break）、接收FIFO或接收保持（缓冲区）寄存器数据准备好、发送FIFO或发送保持（缓冲区）寄存器空、发送移位寄存器空。在对应的UART状态寄存器UTRSTATn／UERSTATn中，有相应位作为指示。溢出错、奇偶校验错、帧错和断开都被看作是接收错误状态，如果在控制寄存器UCONn中接收错误状态中断允许位设置为1，它们中的每一种都能引起接收错误状态中断请求。当一个接收错误状态中断请求被检出，通过读UERSTATn能够识别这4种中哪一个提出了中断请求。与FIFO有关的中断见表10.1。（P264）⒎UART错误状态FIFO除了接收FIFO寄存器，UART还有状态FIFO。状态FIFO表示在FIFO寄存器中的数据是否带有错误。例如，假定UARTFIFO顺次收到F、G、H、I、J字符，当收到字符G时出现帧错误，当收到字符I时出现奇偶校验错误。参见表10.2和图10.3。（P264、265）⒏波特率发生器每个UART的波特率发生器为发送器和接收器提供串行的时钟信号。波特率发生器使用的时钟源，能够选择S3C44B0X内部系统时钟。时钟源除以16，然后由UART中波特率分频寄存器UBRDIVn中16位分频系数再分频，作为波特率时钟。UBRDIVn中系数由以下公式确定：UBRDIVn=(round_off)(MCLK/(bps*16))-1(式10-1)比如波特率是115200bps，MCLK是40MHz，则UBRDIVn为：UBRDIVn=(int)(40000000/(115200*16)+0.5)-1=(int)(21.7+0.5)-1=22-1=21⒐回送方式（loopbackmode）S3C44B0X的UART提供了一种测试方式，也称回送方式，用于在通讯链中辅助隔离故障。⒑红外方式S3C44B0X支持红外（InfraRed，IR）发送和接收，通过在UART线控制寄存器ULCONn中设置红外方式位选择红外方式。红外方式的实现如图10.4所示。图10.4IrDA功能框图10.3UART特殊功能寄存器⒈UART线控制寄存器在UART中有２个线控制寄存器ULCON0和ULCON1，地址分别是0x01D00000和0x01D04000，可读写，Reset值为0x00，具体含义见表10.3。（P266）⒉UART控制寄存器在UART中有2个控制寄存器UCON0和UCON1，地址分别是0x01D00004和0x01D04004，可读写，Reset值为0x00，具体含义见表10.4。（P267）⒊UART的FIFO控制寄存器UFCON0和UFCON1是UART通道0和通道1的FIFO控制寄存器，地址分别是0x01D00008和0x01D04008，可读写，Reset值为0x00，具体含义见表10.5。（P268）⒋UART调制解调器控制寄存器UMCON0和UMCON1是调制解调器控制寄存器，地址分别是0x01D0000C和0x01D0400C，可读写，Reset值为0x00，具体含义见表10.6。（P268）⒌UART发送／接收状态寄存器UTRSTAT0和UTRSTAT1分别是UART通道0和通道1的发送和接收状态寄存器，地址分别是0x01D00010和0x01D04010，只读，Reset值为0x6，具体含义见表10.7。（P269）⒍UART错误状态寄存器UART中有2个接收错误状态寄存器，分别是UERSTAT0和UERSTAT1，对应地址是0x01D00014和0x01D04014，只读，Reset值为0x0，具体含义见表10.8。（P269）⒎UARTFIFO状态寄存器UART中有2个UARTFIFO状态寄存器，分别是UFSTAT0和UFSTAT1，对应地址是0x01D00018和0x01D04018，只读，分别用于通道0和通道1，Reset值为0x0000，具体含义见表10.9。（P269）⒏UART调制解调器状态寄存器UART中有2个UART调制解调器状态寄存器，分别是UMSTAT0和UMSTAT1，对应地址是0x01D0001C和0x01D0401C，只读，Reset值为0x0，具体含义见表10.10和图10.8。（P270）⒐UART发送保持（缓冲区）寄存器与FIFO寄存器在表10.5中，如果UFCONn[0]=0，禁止使用FIFO，由处理器送来的数据，保存到发送保持（缓冲区）寄存器；如果UFCONn[0]=1，FIFO方式，允许使用FIFO，由处理器送来的数据，保存到FIFO寄存器。发送保持（缓冲区）寄存器和FIFO寄存器有相同的地址。UART通道0和通道1各有一个8位的发送保持（缓冲区）寄存器与FIFO寄存器，分别是UTXH0和UTXH1，具体内容见表10.11。（P270）UTXHn中位[7：0]称为TXDATAn字段。⒑UART接收保持（缓冲区）寄存器与FIFO寄存器在表10.5中，如果UFCONn[0]=0，禁止使用FIFO，UART接收到的数据保存在接收保持（缓冲区）寄存器；如果UFCONn[0]=1，FIFO方式，允许使用FIFO，UART接收到的数据保存在FIFO寄存器。接收保持（缓冲区）寄存器和FIFO寄存器有相同的地址。UART通道0和通道1各有一个8位的接收保持（缓冲区）寄存器与FIFO寄存器，分别是URXH0和URXH1，具体内容见表10.12。（P271）URXHn中位[7：0]称为RXDATAn字段。⒒UART波特率分频寄存器UART有2个波特率分频寄存器UBRDIV0和UBRDIV1，用于确定每个通道的发送／接收波特率，具体含义见表10.13。(P271)⒓UART特殊功能寄存器使用举例【例10.1】下面给出了使用C语言编写的对UART初始化，选择通道，不使用FIFO，通过查询UTRSTATn（非DMA）接收和发送数据的程序片段，开始部分定义了特殊功能寄存器的地址，请注意大端或小端时一些寄存器的地址不同。请读者对照前文所述寄存器的含义，阅读并理解程序的含义。假定MCLK、__BIG_ENDIAN已经定义过了。(P271-273)END