串口通信实验.doc

串口通信实验、实验目的1. 掌握ARM的串行口工作原理2. 学习编程实现ARM的UART通讯3•掌握CPU利用串口通讯的方法二、实验内容学习串行通讯原理，了解串行通讯控制器，阅读ARM芯片文档，掌握ARM的UART相关寄存器的功能，熟悉ARM系统硬件的UART相关接口编程实现ARM和计算机实现串行通讯：ARM监视串行口，将接收到的字符再发送给串口（计算机与开发板是通过超级终端通讯的），即按PC键盘通过超级终端发送数据，开发板将接收到的数据再返送给PC，在超级终端上显示三、实验原理介绍通信方式在通信过程中，如果通信仅在点对点之间进行，或者点对多点之间进行，那么，按消息传输的方向和时间的不同，可以将通信分为单工通信、全双工通信以及半双工通信1）单工消息只能单方向进行传输的一种通信方式称为单工通信如图8-1所示，通信只能从A传输到B这好比一条绝对方向的单行道路，不准双向通信也不能逆向行驶在现代通信系统中，如模拟广播电视系统（不包括现正在研究应用的HFC双向网络）、无线寻呼系统等信号只能从广播电视台、无线寻呼中心发送到电视机接收机、BB机上A”信道AB图8-1单工通信方式（2）全双工全双工通信是指通信双方可以同时进行双向数据传输而互不影响的工作方式。

如图8-2所示，在这种工作方式下，通信双方都可以同时进行信息的发送和接收，因此，全双工通信的信道必须是双向信道如果是有线的全双工方式，通信双方会有两根独立的信号线分别传输发送信号和接收信号，从而使得发送和接收可同时进行生活中的普通系统、移动通信系统都是全双工方式A►信道字符后面要加一个终止符号，其长度为1-2个码元，极性为“1”，即传号极性B图8-2双工通信方式（3）半双工这种方式允许数据传输做双向操作，即不仅可以发送，亦可以接收信号，但是，在同一时刻，只能进行发送和接收任意一个操作因此仍然只采用一个信道如图8-3所示，如果是有线通信，通信双方只需要一根数据线连接，但是比全双工方式耗时会更多如对讲机系统就是采用的半双工通信方式图8-3半双通信方式串行同步通信与串行异步方式在通信过程中，发送方和接收方每次都只发送和接收一位数据的通信方式称为串行通信方式也就是说，在任意一个时刻，数据线上仅有一位数据在传输数据过程中，双方需要协商时钟信号，即规定什么时候发送数据和接收数据，以及每位数据所占用的时间宽度根据双方接收和发送数据所采用的时钟信号是否是同一个时钟源而分为串行异步通信方式和串行同步通信方式。

串行异步通信方式中，通信双方采用自己的时钟信号，根据信号的起始位等判断信息，因此接收和发送仅需要两根信号线分别用来传送和接收信号而串行同步通信方式中，由通信双方的一方（或者另外设备）提供统一的时钟信号，在一定程序上提高通信速率，但这种通信方式需要额外的时钟信号线另外，这种通信方式不适合远距离传输，因为远距离会使时钟信号受到干扰，出现误码等现象1）串行异步通信方式在异步传输模式下，传输数据以字符为单位，数据传输速率多在1.2kb/s以下当发送一个字符代码时:• 字符前面要加一个起始信号，其长度为一个码元，极性为“0”,即空号极性加上起始终止信号后，即可区分出所传输的字符，传送时，字符可以连续发送，也可以单独发送，不发字符时线路保持“1”状态，如图8-4所示为起止式同步传输序列，每个字符由8bit组成，加上起止位，信号共11位，两字符之间的间隔长度可以不固定实现起来比较简单123456784字符►起12345678V——字►止起止图8-4异步传输模式帧格式异步串行通信协议规定字符数据的传输规范总结起来有以下几点：起始位：通信线上没有数据被传送时处于逻辑“1”状态，当发送设备要发送一个字符数据时，首选发送一个逻辑“0”信号，这个逻辑低电平就是起始位。

起始位通过通信线传向接收机，接收设备检测到这低电平后，就开始准备接收数据位信号起始位所起的作用就是使设备同步，通信双方必需在传送数据位前一致同步数据位：当接收设备收到起始位后，开始接收数据位数据位的个数可以是5-9位，PC机中经常采用7-8位数据传送在字符传送过程中，数据位从最低有效位开始传送，依次在接收设备中被转换为并行数据奇偶校验位：数据位发送完后，为了保证数据的可靠性传输，常传送奇偶校验位奇偶校验用于有限差错检测如果选择偶校验，则数据位和奇偶位的逻辑“1”的个数必须为偶数，相反，如果是奇校验，逻辑“1”的个数为奇数停止位：在奇偶位或者数据位（当无奇偶校验时）之后发送停止位停止位是一个字符数据的结束，可以是1-2位的低电平，接收设备收到停止位后，通信线路便恢复逻辑“1”状态，直到下一个字符数据的起始位到来波特率设置：通信线路上传送的所有位信号都保持一致的信号持续时间，每一位的宽度都由数据的码元传送速率确定，而码元速率是单位时间内传送的码元的个数，即波特率2)串行同步通信方式在同步通信中，通信双方使用同一个时钟源，这个时钟信号可以由通信方式的一方提供或者由第三方提供其时序图如图8-5所示，所有要传输的数据都需要与此时钟信号同步，即每个传输的数据所占用的时间宽度都需要与一个时钟变换所用时间相等。

即数据在时钟跳变(上升沿和下降沿)后一段时间内有效相应的，接收方根据时钟跳变来确定何时接收一位数据同步传输使用不同的方式来表示一次传输的开始和结束CLKDATA011011图8-5串行同步通信方式S3C2410芯片UART基于ARM9内核架构的嵌入式处理器的S3C2410的UART(UniversalAsynchronousReceiverandTransmitter)单元拥有3个SIO(saynchronousserialI/O)，每个单元都可以工作在中断模式以及DMA(DirectMemoryAccess)模式UART最大速率可以达到230.4kbps如果外部设备提供一个时钟信号，其可以工作在更新的通信速率每个UART通道都包含两个16bit的FIFO来接收和发送数据S3C2410处理器的UART支持可编程波特率、IR(infra-red)传输，1~2位停止位，5~8位数据宽度，同时支持奇偶校验S3C2410芯片UART结构图如图8-11所示为S3C2410芯片UART结构图图8-11S3C2410芯片UART结构图数据发送S3C2410芯片UART支持可编程数据传输帧格式在数据帧中包含起止位、5~8位数据位、一位奇偶校验位以及1~2位停止位。

具体设置可以在控制寄存器(ULCONn)设置同时，传输装置支持中断方式，即在传输的时候强制输出逻辑0中断信号此中断信号在完成一个字符传输后传输，之后传输器继续传输数据至TxFIFO数据接收同理，接收器亦支持可编程方式，同样包含起止位、5~8位数据位、一位奇偶校验位以及1~2位停止位，具体设置可以在控制寄存器(ULCONn)设置接收器亦可以探测到数据溢出错误、奇偶校验错误、帧错误以及中断信号，并且每种情况都可置相应的错误标识数据溢出错误：在上一字符没有接收完成时新的数据已经到达，从而覆盖了原来的数据奇偶校验错误：奇偶位不满足奇偶条件帧错误：接收数据没有有效的停止位中断信号：RxDn输出持续逻辑0信号(持续时间超过一帧)功能寄存器(1) 列控制寄存器S3C2410的UART单元包含三个列控制寄存器，分别是ULCON0,ULCON1和ULCON2其说明如表8-6所示表8-6列控制寄存器寄存器地址读/写说明复位值ULCONO0x50000000可读/写UART0列控制寄存器0x00ULCON10x50004000可读/写UART1列控制寄存器0x00ULCON20x50008000可读/写UART2列控制寄存器0x00ULCONn各位功能描述如表8-7所示。

表8-7ULCONn各位功能描述ULCONn位说明初始化状态保留位70红外模式6设置是否采用红外模式0=普通模式，1=红外模式0奇偶校验模式[5:3]设置在奇何偶校验模式方式：0XX:=无；100=奇校验；101=偶校验；110=强制为1;111=强制为0000停止位[2]设置每帧停止位位数：0=1位停止位；1=两位停止位0字长度[1:0]设置每帧数据位长度：00=5位、01=6位、10=7位、11=8位0（2）控制寄存器S3C2410的UART单元包含三个控制寄存器，分别是UCONO,UCON1和UCON2其说明如表8-8所示表8-8控制寄存器寄存器地址读/写说明复位值UCON00x50000004可读/写UART0控制寄存器0x00UCON10x50004004可读/写UART1控制寄存器0x00UCON20x50008004可读/写UART2控制寄存器0x00表8-9UCONn各位功能描述UCONn位说明初始化状态时钟选择10选择时钟来源0=PCLK，1=UCLK0Tx中断类型9中断请求类型0=Pulse1=Level0Rx中断类型8中断请求类型0=Pulse1=Levelo0Rx超时7禁止/允许接收超时终端。

0=禁止；1=允许0接收错误状态中断允许6当产生异常时使能UART产生中断中断如帧错误、奇偶校验错误、溢出错误0=不产生，1=产生0回环模式5设置是否进入回环模式0=普通模式；1=回环模式0发送中断信号4设置UART产生中断信号如果发出一个中断后，此位将自动清0o0=普通传输，1=发送中断信号0传输模式[3:2]决定当前UART采用何种传输模式00=禁止；01=中断或者轮流模式；10=DMA0请求（UART0），DMA3请求（UART2）；11=DMA1请求（UART0）00接收模式[1:0]决定当前UART采用何种接收模式00=禁止；01=中断或者轮流模式；10=DMA0请求（UART0），DMA3请求（UART2）；11=DMA1请求（UART0）00（3）FIFO控制寄存器S3C2410的UART单元包含三个FIFO控制寄存器，分别是UFCONO,UFCON1和UFCON2其说明如表8-10所示表8-10FIFO控制寄存器寄存器地址读/写说明复位值UFCON00x50000008可读/写UART0FIFO控制寄存器0x00UFCON10x50004008可读/写UART1FIFO控制寄存器0x00UFCON20x50008008可读/写UART2FIFO控制寄存器0x00ULCONn各位功能描述如表8-11所示。

表8-11UFCONn各位功能描述UFCONn位说明初始化状态TxFIFO触发方式[7:6]决定传输FIFO信号标准00=空，01=4-byte，10=8-byte，11=12-byte00RxFIFO触发方式[5。