嵌入式硬件第七弹——ARM（4）

（续接上篇）

5. UART

5.1 基本概念

通信：

嵌入式系统中的通信是指两个或两个以上的主机之间的数据互交

异步、同步:

异步：通信双方不共享一根时钟线规定的传输频率传输数据；
同步：通信双方共享一根时钟线规定的传输频率传输数据。

串行、并行:

串行：通过一根信号线逐字节传输数据；
并行：通过多跟信号线多个字节同时发送。

单工、半双工、全双工:

单工：接收方和发送方固定，通过1根信号线单向传输数据；
半双工：通信双方既可以当接收方也可以当发送方，通过1根信号线，同时刻一方只能发送，另一方只能接收；
全双工：通信双方既可以是接收方也可以是发送方，双方通过2根信号线可同时接收和发送数据。

TTL、RS232、RS485：电器标准

差分传输:

差分传输是一种信号传输方式，通过一对反向平行导线传输幅度相等、极性相反的同源信号，接收端通过检测两信号的差值还原原始信息，可有效抑制共模干扰、提升抗干扰能力与传输距离。

5.2 原理图分析

USB USART&USB POWER模块

注意：不建议USB作为电源供电，板子发热

USB接口（USB_TTL）
CH340（U8）
CH340 的核心功能是 USB 转串口（TTL）
DCDC电源稳压模块（U12 U13）
防抖、抗干扰

5.3 代码编写

5.3.1 时钟初始化

基准80MHz预分频: 1分频

5.3.2 引脚初始化

IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_TX_DATA_UART1_TX, 0);

IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_TX_DATA_UART1_TX,0x10B0);

IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_RX_DATA_UART1_RX, 0);

IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_RX_DATA_UART1_RX,0x10B0);

5.3.3 寄存器配置

UART Receiver Register (Uart 接收寄存器)

UARTx_URXD: 只读寄存器
$RX_DATA$ b0-7: 已接收数据。保存接收到的字符。在7位模式下，最高有效位（MSB）被强制为0。在8位模式下，所有位都处于活动状态。

UART Receiver Register (Uart 发送寄存器)

UARTx_UTXD:
$TX_DATA$ b0-7:需要发送的数据，当软件向 TX_DATA 字段执行写入操作时，UART 硬件会自动开始一个新字符的发送过程。

UART Control Register 1 (Uart 控制寄存器1)

UARTx_UCR1:
$UARTEN$ b0：UARTEN 位是整个 UART（通用异步收发传输器）模块的总开关。它控制着 UART 模块的核心功能是开启还是关闭。

UART Control Register 2 (Uart 控制寄存器2)

UARTx_UCR2:

$UARTEN$ b0：软件复位软件复位将保持有效 4 个模块时钟周期;
$RXEN$ b1：接收器使能;
$TXEN$ b2：发送器使能;
$WS$ b5：字长（数据位宽度）。控制字符的数据位长度;
$STPB$ b6：停止位数量。控制每个字符后发送的停止位数量;
$PREN$ b8：奇偶校验使能;
$IRTS$ b14：忽略 RTS 引脚流控;

UART Control Register 3 (Uart 控制寄存器3)

UARTx_UCR3:

$RXDMUXSEL$ b2：注意: 在此芯片中，UART 工作于多路复用 (MUXED) 模式，因此此位应始终设置为 1

UART FIFO Control Register (FIFO控制寄存器)

UARTx_UFCR：

$RFDIV$ b7-b9：参考时钟分频器。控制参考时钟的分频比 1分频;

UART Status Register 2 (UARTx_USR2)

UARTx_USR2:

$TXDC$ b3：发送完成;
$RDR$ b0：接收数据就绪;

波特率配置寄存器

UART BRM Incremental Register (UARTx_UBIR)

$INC$ b0-b15：UBIR;

UART BRM Modulator Register (UARTx_UBMR)

$MOD$ b0-b15：UBMR;

5.4 putc

输出

void putc(unsigned char d)

{

while ((UART1->USR2 & (1 << 3)) == 0);

UART1->UTXD = d;

}

void puts(const char *pStr)

{

while (*pStr)

{

putc(*pStr++);

}

putc('\n');

}

输入

unsigned char getc(void)

{

while ((UART1->USR2 & (1 << 0)) == 0);

return (unsigned char)UART1->URXD & 0XFF;

}

5.5 移植stdio

需要在uart.c中添加一个函数：void raise(int n);函数体为空即可，否则会报错；
如果之前编写的project/start.s文件扩展名为小写s，则需改成大写。即start.S。对于汇编文
件来说，扩展名S和s说不一样的，S会先做预处理，在进行编译而s则省略预处理步骤；
由于增加了新的源码和头文件，所以Makefile也需要修改。

libpath = -lgcc -L/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/lib/gcc/arm-linux-gnueabihf/4.9.4

incdirs = bsp imx6ull stdio/include

srcdirs = bsp project stdio/lib