ARM实验三-ARM的串行口实验(共10页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上实验三 ARM的串行口实验 一、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、预备知识1用EWARM集成开发环境，编写和调试程序的基本过程。2ARM应用程序的框架结构。3、了解串行总线。四、实验设备及工具硬件：ARM嵌入式开发平台、PC机Pentium100以上、用于ARM920T的JTAG仿真器、串口线。软件：PC机操作系统Win2000或WinXP、EWARM集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。五、实验原理及说明1异步串行IO异步串行方式是将传输数据的每个字符一位接一位(例如先低位、后高位)地传送。数据的各不同位可以分时使用同一传输通道，因此串行IO可以减少信号连线，最少用一对线即可进行。接收方对于同一根线上一连串的数字信号，首先要分割成位，再按位组成字符。为了恢复发送的信息，双方必须协调工作。在微型计算机中大量使用异步串行IO方式，双方使用各自的时钟信号，而且允许时钟频率有一定误差，因此实现较容易。但是由于每个字符都要独立确定起始和结束(即每个字符都要重新同步)，字符和字符间还可能有长度不定的空闲时间，因此效率较低。图2-1 串行通信字符格式图2-1给出异步串行通信中一个字符的传送格式。开始前，线路处于空闲状态，送出连续“1”。传送开始时首先发一个“”作为起始位，然后出现在通信线上的是字符的二进制编码数据。每个字符的数据位长可以约定为5位、6位、7位或8位，一般采用ASCII编码。后面是奇偶校验位，根据约定，用奇偶校验位将所传字符中为“1”的位数凑成奇数个或偶数个。也可以约定不要奇偶校验，这样就取消奇偶校验位。最后是表示停止位的“1”信号，这个停止位可以约定持续1位、1.5位或2位的时间宽度。至此一个字符传送完毕，线路又进入空闲，持续为“1”。经过一段随机的时间后，下一个字符开始传送才又发出起始位。每一个数据位的宽度等于传送波特率的倒数。微机异步串行通信中，常用的波特率为50，95，110，150，300，600，1200，2400，4800，9600等。接收方按约定的格式接收数据，并进行检查，可以查出以下三种错误：1）奇偶错：在约定奇偶检查的情况下，接收到的字符奇偶状态和约定不符。2）帧格式错：一个字符从起始位到停止位的总位数不对。3）溢出错：若先接收的字符尚未被微机读取，后面的字符又传送过来，则产生溢出错。每一种错误都会给出相应的出错信息，提示用户处理。2串行接口的物理层标准通用的串行IO接口有许多种，现仅就最常见的两种标准作简单介绍。1）EIA RS232C这是美国电子工业协会推荐的一种标准(Electronic industries Association Recoil-mended Standard)。它在一种25针接插件(DB25)上定义了串行通信的有关信号。这个标准后来被世界各国所接受并使用到计算机的IO接口中。信号连线在实际异步串行通信中，并不要求用全部的RS232C信号，许多PCXT兼容机仅用15针接插件(DB15)来引出其异步串行IO信号，而PC中更是大量采用9针接插件(DB9)来担当此任，因此这里也不打算就RS232C的全部信号作详细解释。图3-2给出两台微机利用RS232C接口通信的联线(无MODEM)，我们按DB25的引脚号标注各个信号。下面对图3-2中几个主要信号作简要说明。保护地 通信线两端所接设备的金属外壳通过此线相联。当通信电缆使用屏蔽线时，常利用其外皮金属屏蔽网来实现。由于各设备往往已通过电源线接通保护地，因此，通信线中不必重复接此地线(图中用虚线表示)。例如使用9针插头(DB9)的异步串行IO接口就没有引出保护地信号。TXDRXD 是一对数据线，TXD称发送数据输出，RXD称接收数据输入。当两台微机以全双工方式直接通信(无MODEM方式)时，双方的这两根线应交叉联接(扭接)。信号地 所有的信号都要通过信号地线构成耦合回路。通信线有以上三条(TXD、RXD和信号地)就能工作了。其余信号主要用于双方设备通信过程中的联络(握手信号)，而且有些信号仅用于和MODEM的联络。若采取微型机对微型机直接通信，且双方可直接对异步串行通信电路芯片编程，若设置成不要任何联络信号，则其它线都可不接。有时在通信线的同一端将相关信号短接以“自握手”方式满足联络要求。这就是如图2-2(a)所示的情况。图2-2 实用RS-232C连线RTSCTS 请求发送值号RTS是发送器输出的准备好信号。接收方准备好后送回清除发送信号CTS后，发送数据开始进行，在同一端将这两个信号短接就意味着只要发送器准备好即可发送。DCD 载波检测(又称接收线路信号检测)。本意是MODEM检测到线路中的载波信号后，通知终端准备接收数据的信号，在没有接MODEM的情况下，也可以和RTS、CTS短接。相对于MODEM而言，微型机和终端机一样被称为数据终端DTE(Data Terminal Equipment)而MODEM被称为数据通信装置DCE(Data Communications Equipment)，DTE和DCE之间的连接不能像图3-2中有“扭接”现象，而应该是按接插件芯号，同名端对应相接。此处介绍的RS232C的信号名称及信号流向都是对DTE而言的。DTRDSR 数据终端准备好时发DTR信号，在收到数据通信装置装备好DSR信号后，方可通信。图3-2(a)中将这一对信号以“自握手”方式短接。R1 原意是在MODEM接收到电话交换机有效的拨号时，使RI有效，通知数据终端准备传送。在无MODEM时也可和DTR相接。图3-2(b)给出了无MODEM情况下，DTE对DTE异步串行通信线路的完整连接，它不仅适用于微型机和微型机之间的通信，还适用于微型机和异步串行外部设备(如终端机、绘图仪、数字化仪等)的连接。 （2） 信号电平规定RS232C规定了双极性的信号逻辑电平：-3V到-25V之间的电平表示逻辑“1”。+3V到+25V之间的电平表示逻辑“0”。因此这是一套负逻辑定义。以上标准称为EIA电平。PCXT系列使用的信号电平是-12V和+12V，符合EIA标准，但在计算机内部流动的信号都是TTL电平，因此这中间需要用电平转换电路。常用芯片MCl488或SN75150将TTL电平转换为EIA电平，MCl489或SN75154将EIA电平转换为TTL电平。PCXT系列以这种方式进行串行通信时，在波特率不高于9600的情况下，理论上通信线的长度限制纽为15米。2）20mA电流环20mA电流环并没有形成一套完整的标准，主要是将数字信号的表示方法不使用电子的高低，而改用20mA电流的有无：“1”信号在环路中产生20mA电流；“0”信号无电流产生。当然也需要有电路来实现TTL电平和20mA电流之间的转换。图3-3是PCXT微机中使用的一种20mA电流环接口。当发送方SOUT1时，便有20mA电流灌入接收方的光耦合器，于是光耦合器导通，使SIN1。反之当发送方SOUT0时环路电流为零，接收方光耦合器截止，SIN0。显然，当要求双工方式通信时，双方都应各有收发电路，通信联线至少要4根。由于通信双方利用光耦合器实现电气上隔离，而且信号又是双端回路方式，故有很强的抗干扰性，可以传送远至1千米的距离。图2-3 20mA电流环接口“0”、“1”信号的表示方法不同外，其他方面(如字符的传输格式)常借用RS232C标准。因此PCXT微机中的异步串行信道接口往往将这两种标准做在一起，实际通过跨接线从二者中择一使用。 （3） ARM自带的串行口寄存器ARM自带三个UART端口，每个UART通道都有16字节的FIFO（先入先出寄存器）用于接受和发送。用系统时钟最大波特率可达230.4K，如果用外部时钟(UCLK)UART可以以更高的波特率运行。S3C2410X UART包括可编程波特率，红外发送/接收，插入一个或两个停止位，5字节，6字节，7字节，或8字节数据宽度和奇偶校验。其特点是：-基于DMA或者中断操作的RxD0，TxD0，RxD1，TxD1，RxD2，TxD2。-包括IrDA 1.0和16字节FIFO的UART通道0，1，2。-包括nRTS0，nCTS0，nRTS1和nCTS1的UART通道。-支持握手方式的接收/发送UART包括三个波特率因子寄存器UBRDIV0, UBRDIV1 and UBRDIV2，存储在波特率因子寄存器(UBRDIVn)中的值决定串口发送和接收的时钟数率（波特率），计算公式如下：UBRDIVn = (round_off)(MCLK / (bps x 16)+0.5) 1其中MCLK是系统频率，例如在40MHz的情况下，当波特率取时，UBRDIVn = (int)( / ( x 16)+0.5) -1= (int)(21.7+0.5) -1= 22 -1 = 21六、实验步骤1新建工程，将“Exp2 ARM 串口实验”中的文件添加到工程中，这些是启动时所需要 的文件。 2定义与UART 有关的各个寄存器地址和一些特殊的位命令。主要有以下各寄存器（44b.h）： /* UART 的全部功能寄存器 */ #define rULCON0 (*(volatile unsigned *)0x1d00000) #define rULCON1 (*(volatile unsigned *)0x1d04000) #define rUCON0 (*(volatile unsigned *)0x1d00004) #define rUCON1 (*(volatile unsigned *)0x1d04004) #define rUFCON0 (*(volatile unsigned *)0x1d00008) #define rUFCON1 (*(volatile unsigned *)0x1d04008) #define rUMCON0 (*(volatile unsigned *)0x1d0000c) #define rUMCON1 (*(volatile unsigned *)0x1d0400c) #define rUTRSTAT0 (*(volatile unsigned *)0x1d00010) #define rUTRSTAT1 (*(volatile unsigned *)0x1d04010) #define rUERSTAT0 (*(volatile unsigned *)0x1d00014) #define rUERSTAT1 (*(volatile unsigned *)0x1d04014) #define rUFSTAT0 (*(volatile unsigned *)0x1d00018) #define rUFSTAT1 (*(volatile unsigned *)0x1d04018) #define rUMSTAT0 (*(volatile unsigned *)0x1d0001c) #define rUMSTAT1 (*(volatile unsigned *)0x1d0401c) #define rUBRDIV0 (*(volatile unsigned *)0x1d00028) #define rUBRDIV1 (*(volatile unsigned *)0x1d04028)#ifdef _BIG_ENDIAN /大端摸式 #define rUTXH0 (*(volatile unsigned char *)0x1d00023) #define rUTXH1 (*(volatile unsigned char *)0x1d04023) #define rURXH0 (*(volatile unsigned char *)0x1d00027) #define rURXH1 (*(volatile unsigned char *)0x1d04027) #define WrUTXH0(ch) (*(volatile unsigned char *)(0x1d00023)=(unsigned char)(ch) #define WrUTXH1(ch) (*(volatile unsigned char *)(0x1d04023)=(unsigned char)(ch) #define RdURXH0() (*(volatile unsigned char *)(0x1d00027)  #define RdURXH1() (*(volatile unsigned char *)(0x1d04027) #define UTXH0 (0x1d00020+3) /byte_access address by BDMA  #define UTXH1 (0x1d04020+3) #define URXH0 (0x1d00024+3) #define URXH1 (0x1d04024+3)  #else /小端摸式 #define rUTXH0 (*(volatile unsigned char *)0x1d00020) #define rUTXH1 (*(volatile unsigned char *)0x1d04020) #define rURXH0 (*(volatile unsigned char *)0x1d00024) #define rURXH1 (*(volatile unsigned char *)0x1d04024) #define WrUTXH0(ch) (*(volatile unsigned char *)0x1d00020)=(unsigned char)(ch) #define WrUTXH1(ch) (*(volatile unsigned char *)0x1d04020)=(unsigned char)(ch) #define RdURXH0() (*(volatile unsigned char *)0x1d00024) #define RdURXH1() (*(volatile unsigned char *)0x1d04024) #define UTXH0 (0x1d00020) /byte_access address by BDMA #define UTXH1 (0x1d04020) #define URXH0 (0x1d00024) #define URXH1 (0x1d04024) #endif3 编写串口驱动函数（MyUart.c）：图2-4 为串口初始化的实现流程。 图3-4 发送数据 图3-5 接收数据4在主函数中实现将从串口0 接收到的数据发送到串口0（Main.c）：图2-7 为主函数流程图。 图3-6 主函数流程图七、 实验结果 实验程序：main.c#include"uhal.h"#include"myuart.h"#pragma import(_use_no_semihosting_swi) / ensure no functions that use semihosting int main(void)char c11;char err;ARMTargetInit();/开发版初始化while(1) Uart_SendByte(0,0xa);/换行 Uart_SendByte(0,0xd);/回车 err=Uart_Getch(c1,0,0);/从串口采集数据 Uart_SendByte(0,c10);/显示采集的数据return 0;MyUart.c#include <stdarg.h>#include "def.h"/#include "isr.h"#include "44b.h"void Uart_SendByte(int Uartnum, U8 data)/ok eric rongif(Uartnum=0) while(!(rUTRSTAT0 & 0x2); /Wait until THR is empty.Delay(1);WrUTXH0(data); else while(!(rUTRSTAT1 & 0x2); /Wait until THR is empty.Delay(1);WrUTXH1(data); void Uart_Init(int Uartnum, int mclk,int baud)int i;if(mclk=0)mclk=MCLK;if(Uartnum=0)/UART0rUFCON0=0x0; /FIFO disablerUMCON0=0x0;/UART0rULCON0=0x3; /Normal,No parity,1 stop,8 bitrUCON0=0x245; /rx=edge,tx=level,disable timeout int.,enable rx error int.,normal,interrupt or pollingrUBRDIV0=( (int)(mclk/16./baud + 0.5) -1 );elserUFCON1=0x0;rUMCON1=0x0;/UART1rULCON1=0x3;rUCON1=0x245;rUBRDIV1=( (int)(mclk/16./baud + 0.5) -1 ); for(i=0;i<100;i+);void Uart_SendString(int Uartnum, char *pt)while(*pt)if(*pt='n')Uart_SendByte(Uartnum, 'r');Uart_SendByte(Uartnum, *pt+);elseUart_SendByte(Uartnum, *pt+);/if you don't use vsprintf(), the code size is reduced very much.void Uart_Printf(char *fmt,.) va_list ap; char string256; va_start(ap,fmt); vsprintf(string,fmt,ap); Uart_SendString(0, string); va_end(ap);void Uart_TxEmpty(int Uartnum)if(Uartnum=0)while(!(rUTRSTAT0 & 0x4); /wait until tx shifter is empty.elsewhile(!(rUTRSTAT1 & 0x4); /wait until tx shifter is empty.char Uart_Getch(char* Revdata, int Uartnum, int timeout)int i=0;if(Uartnum=0)while(!(rUTRSTAT0 & 0x1); /Receive data read*Revdata=RdURXH0();return TRUE;elsewhile(!(rUTRSTAT1 & 0x1);/Receive data read*Revdata=RdURXH1();return TRUE;实验心得：这次的实验，通过运行示例程序对串口的输入有了一定的概念，在修改程序实现加法输出结果的过程中，遇到了一些问题。不过后来在同学的帮助下解决了这些问题，得到了正确的程序。专心-专注-专业