tiny4412 UART 收发数据
Exynos4412 UART 的特性
Exynos4412 中UART,有4 个独立的通道,每个通道都可以工作于中断模式或DMA 模式,即 UART 可以发出中断或 DMA 请求以便在UART 、CPU 间传输数据。UART 由波特率发生器、发送器、接收器和控制逻辑组成。
使用系统时钟时,Exynos4412 的 UART 波特率可以达到 4Mbps 。波特率可以通过编程进行 。
Exynos4412 UART 的通道 0有 256 字节的发送 FIFO 和 256 字节的接收FIFO ;通道 1、4有 64 字节的发送 FIFO 和 64 字节的接收FIFO;通道 2、3有 16 字节的发送FIFO 和 16 字节 的接收 FIFO 。发送数据时, CPU 先将数据写入发送FIFO 中,然后 UART 会自动将FIFO 中的数据复制到“发送移位器” (Transmit Shifter )中,发送移位器将数据一位一位地发送到 TxDn 数据线上 (根据设定的格式,插入开始位 、较验和停止)。接收数据时,“移位器” (Receive Shifter )将 RxDn 数据线上的数据一位一位的接收进来,然后复制到FIFO 中, CPU即可从中读取数据。
Exynos4412 UART的每个通道支持停止位有 1位、 2位,数据位有 5、6、7或 8位,支持校验功能,另外还有红外发送 /接收功能。
Exynos4412 UART结构图
声明
以后没有特殊说明,程序结构都和《Tiny4412裸机程序之代码在DDR SDRAM中运行》时的一样。
整个程序的运行过程大致如下:系统上电后,首先将sd卡扇区1处的bl1拷贝到IRAM的0x02020000地址处,然后运行该部分代码,该部分代码首先又会加载BL2.bin,BL2.bin会进行时钟和DRAM初始化,然后把位于sd卡中扇区49处的main.bin拷贝到DRAM的0x43E00000地址处,最后跳转到该地址处继续运行。
uart初始化步骤:
1.将所涉及的UART通道管脚设为UART功能
比如 UART 通道 0中, GPA0_0 、GPA0_1 分别用作 RXD0 、TXD0,要使用 UART 通道 0时,先设置 GPA0CON 寄存器将 GPA0_0 、GPA0_1 引脚的功能设为 RXD0 、TXD0 。
2. 选择UART的时钟源
Exynos4412 UART的时钟源有八种选择: XXTI 、XusbXTI 、SCLK_HDMI24M 、SCLK_USBPHY0 、 SCLK_HDMIPHY 、SCLKMPLL_USER_T 、SCLKEPLL 、SCLKVPLL ,由 CLK_SRC_PERIL0 寄存器控制。
选择好时钟源后,还可以通过 DIVUART0 ~4设置分频系数 设置分频系数 ,由 CLK_DIV_PERIL0 寄存器控制。 从分频器得到的时钟被称为SCLK UART 。
SCLK UART 经过上图中的“ UCLK Generator”后,得到UCLK ,它的频率就是UART 的波特率。“ Generator UCLK Generator ”通过这 2个寄存器来设置: UBRDEVn 、UFRACVALn (在下面描述 在下面描述 )。
3. 设置波特率:UBRDIVn寄存器(UART BAUD RATE DIVISOR)、UFRACVALn寄存器
根据给定的波特率、所选择时钟源频率,可以通过以下公式计算 UBRDIVn 寄存器 (n 为 0~4,对应 5个 UART 通道 )的值。
UBRDIVn = (int)( UART clock / ( buad rate x 16) ) – 1
上式计算出来的 UBRDIVn 寄存器值不一定是整数, UBRDIVn 寄存器取其整数部分,小部分由 UFRACVALn 寄存器设置, UFRACVALn 寄存器的引入,使产生波特率更加精确。
例如,当UART clock为100MHz时,要求波特率为115200 bps,则:
100000000/(115200 x 16) – 1 = 54.25 – 1 = 53.25
UBRDIVn = 整数部分 = 53
UFRACVALn/16 = 小数部分 = 0.25
UFRACVALn = 4
4. 设置传输格式:ULCONn寄存器(UART LINE CONTROL)
ULCONn 寄存器 (n 为 0~4) 格式如下图所示:
6. UFCONn寄存器(UART FIFO CONTROL)、UFSTATn寄存器(UART FIFO STATUS)
UFCON n寄存器用于设置是否使用FIFO,设置各 FIFO的触发阀值,即发送 FIFO中有多少个数据时产生中断、接收 FIFO 中有多少个数据时产生中断。并可以通过设置UFCON n寄存器来复位各个 FIFO 。
读取 UFSTAT n寄存器可以知道各个 FIFO 是否已经满、其中有多少个数据。
不使用 FIFO 时,可以认为 FIFO 的深度为1,使用 FIFO 时 Exynos4412 的 FIFO 深度最高可达到256 。
7. UMCONn寄存器(UART MODEM CONTROL)、UMSTATn寄存器(UART MODEM STATUS)
这两类寄存器用于流量控制,里不介绍。
8. UTRSTATn寄存器(UART TX/RX STATUS)
UTRSTAT n寄存器用来表明数据是否已经发送完毕、是否已经接收到数据,格式如下表所示,下面说的“缓冲区”,其实就是下图中的 FIFO ,不使用 FIFO 功能时可以认为其深度为 1。
9. UERSTATn寄存器(UART ERROR STATUS)
用来表示各种错误是否发生,位 [0] 至位 [3] 为 1时分别表示溢出错误、校验错误、帧错误、检测到“ break ”信号。读取这个寄存器时,它会自动清 0。
需要注意的是,接收数据时如果使用 FIFO ,则 UART 内部会使用一个“错误 FIFO ”来表明接收 FIFO 中哪个数据在接收过程发生了错误。 CPU 只有在读出这个错误的数据时,才会觉察到发生了错误 。要想清除“FIFO ”,则必须读出错误的数据,并读出UERSTATn 寄存器。
10. UTXHn寄存器(UART TRANSMIT BUFFER REGISTER)
CPU 将数据写入这个寄存器, UART即会将它保存到缓冲区中,并自动发送出去。
11. URXHn寄存器(UART RECEIVE BUFFER REGISTER)
当 UART 接收到数据时,读取这个寄存器,即可获得数据。
程序说明
1. UART时钟源
如在《Tiny4412裸机程序,时钟操作》试验里对 MPLL 进行了设置 ,本程序使用相同的 PLL 设置代码 (文件 system_clock.c 中的 system_clock_init函数 ):
- MPLL_CON0 = (1<<31 | 0x64<<16 | 0x3<<8 | 0x0);
- ...............
- CLK_SRC_DMC = 0x00011000;
- ..............
- CLK_SRC_TOP1 = 0x01111000;
第 1 行设置MPLL 输出 800MHz,计算公式如下:
FOUT = MDIV x FIN / (PDIV x 2 ^ SDIV) = 0x64 x 24MHz / (3 x 2^ 0) = 800MHz
第5行设置CLK_SRC_DMC 寄存器的 bit[12] 即 MUXMPLL设置为 1,使得 SCLKMPLL 使用 MPLL的输出,即 800MHz 。
第9行设置CLK_SRC_TOP1 寄存器的bit[12] 即 MUX_MPLL_USER_SEL_T为 1,使得 SCLKMPLL_USER_T 使用 SCLKMPLL ,即 800MHz 。
下图摘自芯片手册时钟管理单元的章节, 图中 MUXMPLL 和 MUXMPLL_CTRL_USER_T 都被设置为 1,所以 SCLKMPLL_USER_T 就等于 MPLL 的输出,也就是 800MHz 。
SCLKMPLL_USER_T 将作为整个UART 模块的时钟源。
2. UART的初始化
如上init.c文件所示,注释非常详细,不做说明。
3. UART的使用
对 UART 的使用,不外乎读取数据、输出。这由 getc 、putc 函数来实现:
- // GPIO
- #define GPA0CON (*(volatile unsigned int *)0x11400000)
- // system clock
- #define CLK_SRC_PERIL0 (*(volatile unsigned int *)0x1003C250)
- #define CLK_DIV_PERIL0 (*(volatile unsigned int *)0x1003C550)
- // UART
- #define UFCON0 (*(volatile unsigned int *)0x13800008)
- #define ULCON0 (*(volatile unsigned int *)0x13800000)
- #define UCON0 (*(volatile unsigned int *)0x13800004)
- #define UBRDIV0 (*(volatile unsigned int *)0x13800028)
- #define UFRACVAL0 (*(volatile unsigned int *)0x1380002c)
- #define UTXH0 (*(volatile unsigned int *)0x13800020)
- #define URXH0 (*(volatile unsigned int *)0x13800024)
- #define UTRSTAT0 (*(volatile unsigned int *)0x13800010)
- #define CLK_SRC_DMC (*(volatile unsigned int *)0x10040200)
- #define MPLL_LOCK (*(volatile unsigned int *)0x10040000)
- #define MPLL_CON0 (*(volatile unsigned int *)0x10040108)
- #define MPLL_CON1 (*(volatile unsigned int *)0x1004010C)
- static void uartInit()
- {
- /* 1.设置相应的GPIO用于串口功能 */
- unsigned long tmp = 0;
- tmp = GPA0CON;
- tmp &= ~(0xff); //设置UART0对应的GPIO为UART功能
- tmp |= 0x22;
- GPA0CON = tmp;
- /* 2.设置 UART 时钟源 SCLK_UART */
- CLK_SRC_PERIL0 = ((0 << 24) | (0 << 20) | (6 << 16) | (6 << 12) | (6<< 8) | (6 << 4) | (6));
- /* 分频系数 = 7+1 = 8 CLK_DIV_PERIL0 : bit[3:0]即UART0_RATIO=7,所以SCLK_UART0=MOUTUART0/(7+1)=100MHz */
- CLK_DIV_PERIL0 = ((7 << 20) | (7 << 16) | (7 << 12) | (7 << 8) | (7 << 4) | (7));
- /* 设置MPLL 为 800 MHz */
- CLK_SRC_DMC = 0x0;
- MPLL_LOCK = 270 * 3;
- MPLL_CON0 = 0x80640300;
- MPLL_CON1 = 0x00803800;
- CLK_SRC_DMC = 0x00011000;
- /* 3.设置串口0相关 设置FIFO中断触发阈值 32使能FIFO */
- UFCON0 = 0x111;
- /* 设置数据格式: 8n1, 即8个数据位,没有较验位,1个停止位 */
- ULCON0 = 0x3;
- /* 工作于中断/查询模式,另一种是DMA模式,本章不使用 */
- UCON0 = 0x5;
- /*
- * SCLK_UART0=100MHz, 波特率设置为115200
- * 寄存器的值如下计算:
- * DIV_VAL = 100,000,000 / (115200 * 16) - 1 = 53.25
- * UBRDIVn0 = 整数部分 = 53
- * UFRACVAL0 = 小数部分 x 16 = 0.25 * 16 = 4
- */
- UBRDIV0 = 53;
- UFRACVAL0 = 4;
- }
- static char getchar(void)
- {
- char c;
- /* 查询状态寄存器,直到有有效数据 */
- while (!(UTRSTAT0 & (1<<0)));
- c = URXH0; /* 读取接收寄存器的值 */
- return c;
- }
- static void m_putchar(char c)
- {
- /* 查询状态寄存器,直到发送缓存为空 */
- while (!(UTRSTAT0 & (1<<2)));
- UTXH0 = c; /* 写入发送寄存器 */
- return;
- }
- static void putstr(char *s)
- {
- while (*s)
- {
- m_putchar(*s);
- s++;
- }
- }
- int main(void)
- {
- char rec;
- uartInit();
- putstr("uart init ok!!!");
- while(1)
- {
- rec = getchar();
- rec++;
- m_putchar('\r');
- m_putchar('\n');
- m_putchar(rec);
- }
- return 0;
- }