串列埠通訊初始化
阿新 • • 發佈：2019-01-09
序列通訊（UART）的全稱是：Universal asynchronous receiver/transmitter（通用非同步接收和傳送）
1.非同步通訊
非同步通訊的特點：（1）傳送方和接收方是工作在兩個不同的時鐘頻率上的，也就是接收方有自己工作時的時鐘頻率，傳送方也有自己工作時的時鐘頻率。（2）在傳送資料的時候，所傳送的字元的時間間隔是可以任意的。因為它是按照字元為單位進行傳送的，每一個字元開頭都有一個開始位，結束時候有一個結束標誌位。因此，接收方就知道什麼時候開始接收資訊，什麼時候接收完資訊了。
和非同步通訊不同的有同步通訊：（1）通訊雙方必須工作在同一個時鐘頻率上。所以傳送方在通訊前就要傳送一個時鐘訊號給接收方，讓接收方調整自己的時鐘頻率，來讓通訊雙方步伐一致。（2）通訊資料必須連續傳送，中間不可以有間隔。如果中間沒有資訊傳送，就以空字元來填充。這樣，就可以快速地傳送多個數據。
2.電平訊號
電平訊號：一根訊號線和一根地線，訊號線上傳送高電平就為1，低電平就為0.
電平訊號比較常用的可以分為TTL電平訊號和RS232電平訊號。
TTL（Transistor-Transistor Logic）電平訊號：用在UART上和一些微控制器上，+5V表示1,0V表示0
RS232電平：用在電腦上，-15V到-3V表示1，3V到15V表示0.
差分訊號：有兩根訊號線，兩個訊號線上的訊號振幅相同，相位相反。抗干擾性強的原因就是：噪聲訊號在兩條訊號線上的差值為0.
3.序列介面
序列介面：一條資料線加一條地線（或者兩條資料線加一條地線：一條接收，一條傳送），資料在資料線上是一位（bit）一位（bit）的傳輸過去的，這就是序列傳輸。
並行介面：8條資料線，資料在每一條資料線也是一位一位傳輸的，8條資料線和一條地線，一次就可以傳8位（一個位元組）。
4.全雙工通訊
全雙工通訊：可以同時接收和傳送資料。
半雙工通訊：可以接收或者傳送資料，但是同一時間內，只能接收或者只能傳送。
單工通訊：只能接收或者只能傳送資料。
（2）序列通訊細節部分
1.波特率
波特率就是每一秒傳輸的bit位的個數，例如115200波特率，就是一秒鐘傳輸115200個bit位，摺合就是15KB每秒左右。通訊的之前要設定好波特率，其實就是時鐘頻率，例如115200波特率就是115200Hz。
2.起始位，資料位，奇偶校驗位和停止位
我們的一個通訊單元就是：起始位+資料位+奇偶校驗位+停止位
起始位：告訴對方開始通訊。資料位：要傳輸的資料（有5-8位可選）。奇偶校驗位：檢視資料是否出錯。停止位（有1,1.5,2個停止位可選）：告訴對方一個通訊單元結束。
（3）S5PV210的串列埠支援的功能簡介
我們可以看到S5PV210中有四個UART介面：ch0，ch1，ch2，ch3.四個介面都支援紅外線接收和DMA或者中斷控制。
還有：ch0有256個位元組的FIFO（First In First Out，先入先出，快取區），Ch1有64個位元組，ch2和ch3有16個位元組。
還支援自動流控功能，和握手傳送或者接收功能。
（4）S5PV210的串列埠的工作流程簡介
首先，我們的串列埠是工作在外圍裝置總線上的。
傳送資料：在FIFO模式下，把我們的要傳送出去的資料放在傳送快取暫存器（Transmit Buffer Register）上，傳送快取暫存器就會自動（硬體自動，不需要我們插手了）把一個位元組的資料複製到傳送移位器（Transmit Shifter）上，開始傳送的時候，傳送移位器就會自動（硬體自動）地把一位（bit）一位資料放到傳送資料線上（TXDn），當傳送完之後，傳送快取暫存器再給一位元組資料傳送移位器，直到傳送快取暫存器內的資料傳送完了，這時候我們只需要向傳送快取暫存器放資料，它就又開始自動工作了。
接收資料：在FIFO模式下，開始接收的時候，接收移位器（Receive Shifter）就會自動（硬體自動）地從接收資料線上（RXDn）一位（bit）一位資料地接收，當接收移位器接滿了一個位元組的時候，接收快取暫存器（Receive Buffer Register）就會自動複製這一位元組資料到接收快取暫存器上，然後接收移位器繼續接收資料，直到裝滿了整個接收快取暫存器，這時候我們只需要取走接收快取暫存器內的資料，它就又開始自動工作了。
總結： 要傳送資料，就向傳送快取暫存器（Transmit Buffer Register）上丟資料就可以了。
要接收資料，就讀取接收快取暫存器（Receive Buffer Register）就可以了。
FIFO模式和NON-FIFO模式的區別：FIFO模式：整個快取暫存器都可以使用。Non-FIFO模式：只可以使用快取暫存器的一個位元組，這時候CPU必須時刻看著快取暫存器才不會遺漏資料。
（5）S5PV210的串列埠中斷模式，DMA模式和紅外線模式簡介
1.串列埠的中斷模式，也就是什麼情況下會觸發中斷
FIFO模式下：
接收資料：（1）Rx FIFO內的資料多於你設定的那個水平的時候（可以不是滿的，也就是設定是快滿的時候）（2）超時（超過發三個字元的時間就算超時，不過你也可以自己設定超時的時間）
傳送資料：（1）Tx FIFO內的資料少於你設定的那個水平的時候（可以不是全空的時候，也就是可以設定是快空的時候）
錯誤中斷：有四種
Non-FIFO模式下：
接收資料：滿的時候；傳送資料：空的時候；（因為它只有一個位元組）
2.DMA模式
DMA（直接記憶體儲存）其實就是一大塊記憶體，和FIFO的功能一樣，不過比FIFO的記憶體空間大很多。你把資料放在DMA上，它就可以代替CPU，當FIFO空的時候，就向FIFO放資料。
3.紅外線模式
開啟紅外線模式，我們只需要向串列埠寫資料，這些資料就會以紅外線的方式傳輸資訊給對方。
（5）S5PV210的串列埠的時鐘簡介
時鐘來源是PCLK_PSYS：66.7MHz，也可以在clock controller那裡設定為SCLK_UART。然後經過UBDIV和UDIVSLOT分頻，得到最終的UCLK時鐘。
計算方式：這裡我們設定波特率是115200
DIV_VAL = (66.7MHz/(115200x16))-1=36.08-1=35.19
然後，UBRDIVn = 35. x/16 = 0.19 -> x = 3.04 然後查詢下表，可知：UDIVSLOTn = 0x0888；
（6）檢視原理圖，看串列埠接在哪個GPIO處
上圖可知：我們的串列埠接在了GPA0_0和GPA0_1處（我們的程式碼只是設定了UART0）
（7）設定GPIO為UART模式。
只要往GPA0CON[0]和GPA0CON[1]寫0x2就可以了，選擇0010
（8）關於串列埠的關鍵暫存器的設定：ULCON0,UCON0,UMCON0,UFCON0,UTRSTAT0,UTXH0,URXH0七個暫存器
1.ULCON0：設定資料位長度，停止位，奇偶校驗位，正常模式/紅外線模式。我們設定的值是0x3
2.UCON0：選擇DMA模式，中斷模式/輪詢模式，紅外線模式；選擇時鐘源。我們設定的值是0x5，選擇中斷或者輪詢模式。
3.UFCON：選擇FIFO模式的，我們設定的值是0，不使用FIFO模式。
4.UMCON：選擇中斷模式，自動流控，FIFO中斷水平這些的，我們設定為0，不使用中斷，使用輪詢方式。
5.UTRSTAT0：通過檢視這個暫存器，我們可以知道接收是否接收完和傳送是否傳送完的，如果第一位是1表示已經接收完，第二位是1表示已經發送完。
6.UTXH0：傳送快取暫存器，要傳送什麼資料，就往這個暫存器寫值就可以了。
7.URXH0：接收快取暫存器，讀取這個暫存器，就可以接收到別人通過串列埠發過來的資訊了
1.非同步通訊
非同步通訊的特點：（1）傳送方和接收方是工作在兩個不同的時鐘頻率上的，也就是接收方有自己工作時的時鐘頻率，傳送方也有自己工作時的時鐘頻率。（2）在傳送資料的時候，所傳送的字元的時間間隔是可以任意的。因為它是按照字元為單位進行傳送的，每一個字元開頭都有一個開始位，結束時候有一個結束標誌位。因此，接收方就知道什麼時候開始接收資訊，什麼時候接收完資訊了。
和非同步通訊不同的有同步通訊：（1）通訊雙方必須工作在同一個時鐘頻率上。所以傳送方在通訊前就要傳送一個時鐘訊號給接收方，讓接收方調整自己的時鐘頻率，來讓通訊雙方步伐一致。（2）通訊資料必須連續傳送，中間不可以有間隔。如果中間沒有資訊傳送，就以空字元來填充。這樣，就可以快速地傳送多個數據。
2.電平訊號
電平訊號：一根訊號線和一根地線，訊號線上傳送高電平就為1，低電平就為0.
電平訊號比較常用的可以分為TTL電平訊號和RS232電平訊號。
TTL（Transistor-Transistor Logic）電平訊號：用在UART上和一些微控制器上，+5V表示1,0V表示0
RS232電平：用在電腦上，-15V到-3V表示1，3V到15V表示0.
差分訊號：有兩根訊號線，兩個訊號線上的訊號振幅相同，相位相反。抗干擾性強的原因就是：噪聲訊號在兩條訊號線上的差值為0.
3.序列介面
序列介面：一條資料線加一條地線（或者兩條資料線加一條地線：一條接收，一條傳送），資料在資料線上是一位（bit）一位（bit）的傳輸過去的，這就是序列傳輸。
並行介面：8條資料線，資料在每一條資料線也是一位一位傳輸的，8條資料線和一條地線，一次就可以傳8位（一個位元組）。
4.全雙工通訊
全雙工通訊：可以同時接收和傳送資料。
半雙工通訊：可以接收或者傳送資料，但是同一時間內，只能接收或者只能傳送。
單工通訊：只能接收或者只能傳送資料。
（2）序列通訊細節部分
1.波特率
波特率就是每一秒傳輸的bit位的個數，例如115200波特率，就是一秒鐘傳輸115200個bit位，摺合就是15KB每秒左右。通訊的之前要設定好波特率，其實就是時鐘頻率，例如115200波特率就是115200Hz。
2.起始位，資料位，奇偶校驗位和停止位
我們的一個通訊單元就是：起始位+資料位+奇偶校驗位+停止位
起始位：告訴對方開始通訊。資料位：要傳輸的資料（有5-8位可選）。奇偶校驗位：檢視資料是否出錯。停止位（有1,1.5,2個停止位可選）：告訴對方一個通訊單元結束。
（3）S5PV210的串列埠支援的功能簡介
我們可以看到S5PV210中有四個UART介面：ch0，ch1，ch2，ch3.四個介面都支援紅外線接收和DMA或者中斷控制。
還有：ch0有256個位元組的FIFO（First In First Out，先入先出，快取區），Ch1有64個位元組，ch2和ch3有16個位元組。
還支援自動流控功能，和握手傳送或者接收功能。
（4）S5PV210的串列埠的工作流程簡介
首先，我們的串列埠是工作在外圍裝置總線上的。
傳送資料：在FIFO模式下，把我們的要傳送出去的資料放在傳送快取暫存器（Transmit Buffer Register）上，傳送快取暫存器就會自動（硬體自動，不需要我們插手了）把一個位元組的資料複製到傳送移位器（Transmit Shifter）上，開始傳送的時候，傳送移位器就會自動（硬體自動）地把一位（bit）一位資料放到傳送資料線上（TXDn），當傳送完之後，傳送快取暫存器再給一位元組資料傳送移位器，直到傳送快取暫存器內的資料傳送完了，這時候我們只需要向傳送快取暫存器放資料，它就又開始自動工作了。
接收資料：在FIFO模式下，開始接收的時候，接收移位器（Receive Shifter）就會自動（硬體自動）地從接收資料線上（RXDn）一位（bit）一位資料地接收，當接收移位器接滿了一個位元組的時候，接收快取暫存器（Receive Buffer Register）就會自動複製這一位元組資料到接收快取暫存器上，然後接收移位器繼續接收資料，直到裝滿了整個接收快取暫存器，這時候我們只需要取走接收快取暫存器內的資料，它就又開始自動工作了。
總結： 要傳送資料，就向傳送快取暫存器（Transmit Buffer Register）上丟資料就可以了。
要接收資料，就讀取接收快取暫存器（Receive Buffer Register）就可以了。
FIFO模式和NON-FIFO模式的區別：FIFO模式：整個快取暫存器都可以使用。Non-FIFO模式：只可以使用快取暫存器的一個位元組，這時候CPU必須時刻看著快取暫存器才不會遺漏資料。
（5）S5PV210的串列埠中斷模式，DMA模式和紅外線模式簡介
1.串列埠的中斷模式，也就是什麼情況下會觸發中斷
FIFO模式下：
接收資料：（1）Rx FIFO內的資料多於你設定的那個水平的時候（可以不是滿的，也就是設定是快滿的時候）（2）超時（超過發三個字元的時間就算超時，不過你也可以自己設定超時的時間）
傳送資料：（1）Tx FIFO內的資料少於你設定的那個水平的時候（可以不是全空的時候，也就是可以設定是快空的時候）
錯誤中斷：有四種
Non-FIFO模式下：
接收資料：滿的時候；傳送資料：空的時候；（因為它只有一個位元組）
2.DMA模式
DMA（直接記憶體儲存）其實就是一大塊記憶體，和FIFO的功能一樣，不過比FIFO的記憶體空間大很多。你把資料放在DMA上，它就可以代替CPU，當FIFO空的時候，就向FIFO放資料。
3.紅外線模式
開啟紅外線模式，我們只需要向串列埠寫資料，這些資料就會以紅外線的方式傳輸資訊給對方。
（5）S5PV210的串列埠的時鐘簡介
時鐘來源是PCLK_PSYS：66.7MHz，也可以在clock controller那裡設定為SCLK_UART。然後經過UBDIV和UDIVSLOT分頻，得到最終的UCLK時鐘。
計算方式：這裡我們設定波特率是115200
DIV_VAL = (66.7MHz/(115200x16))-1=36.08-1=35.19
然後，UBRDIVn = 35. x/16 = 0.19 -> x = 3.04 然後查詢下表，可知：UDIVSLOTn = 0x0888；
（6）檢視原理圖，看串列埠接在哪個GPIO處
上圖可知：我們的串列埠接在了GPA0_0和GPA0_1處（我們的程式碼只是設定了UART0）
（7）設定GPIO為UART模式。
只要往GPA0CON[0]和GPA0CON[1]寫0x2就可以了，選擇0010
（8）關於串列埠的關鍵暫存器的設定：ULCON0,UCON0,UMCON0,UFCON0,UTRSTAT0,UTXH0,URXH0七個暫存器
1.ULCON0：設定資料位長度，停止位，奇偶校驗位，正常模式/紅外線模式。我們設定的值是0x3
2.UCON0：選擇DMA模式，中斷模式/輪詢模式，紅外線模式；選擇時鐘源。我們設定的值是0x5，選擇中斷或者輪詢模式。
3.UFCON：選擇FIFO模式的，我們設定的值是0，不使用FIFO模式。
4.UMCON：選擇中斷模式，自動流控，FIFO中斷水平這些的，我們設定為0，不使用中斷，使用輪詢方式。
5.UTRSTAT0：通過檢視這個暫存器，我們可以知道接收是否接收完和傳送是否傳送完的，如果第一位是1表示已經接收完，第二位是1表示已經發送完。
6.UTXH0：傳送快取暫存器，要傳送什麼資料，就往這個暫存器寫值就可以了。
7.URXH0：接收快取暫存器，讀取這個暫存器，就可以接收到別人通過串列埠發過來的資訊了