Tiny6410之UART裸机驱动

UART简介：

　　UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter)通用异步收发器（异步串行通信口），是一种通用的数据通信协议，它包括了RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等接口标准规范和总线标准规范，即UART是异步串行通信口的总称。而RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等，是对应各种异步串行通信口的接口标准和总线标准，它规定了通信口的电气特性、传输速率、连接特性和接口的机械特性等内容，这些东东都是物理层的概念。通信协议，是属于通信网络中的数据链路层的概念。
一、数据传输流程：
　　1）平时数据线处于“空闲”状态（1状态）
　　2）当腰发送数据时，UART改变TxD数据线状态（0状态）并维持一位的时间，这样接收方检测到开始位后。再等1.5位的时间就开始一位一位的检测数据线状态得到所传输的数据。
　　3）UART一帧中可以有5,6,7,或8位的数据，发送方一位一位的改变数据线的状态，将他们发送出去，首先发送最低位。
　　4）如果使用校验功能UART在发送完数据后还要发送一校验位，有两种校验方式，奇校验和偶校--数据位连同校验位中，“1”的数目等于奇数或偶数
　　5）最后发送停止位，数据线状态恢复到“空闲”状态（1状态）停止位的状态有三种1位，1.5位，2位。

    起始位：先发出一个逻辑”0”信号，表示传输字符的开始。
    数据位：可以是5~8位逻辑”0”或”1”。如ASCII码（7位），扩展BCD码（8位）。小端传输
    校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)
    停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。
    空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有资料传送。
    
二、操作步骤：
　　第一步：配置引脚

　　通过硬件原理图可以知道使用的是MAX3232SOP芯片 使用的是TX0 和RXD0 对应的配置寄存器是GPA通过数据手册可知GPA的地址及每位所代表的意义。通过数据手册可以知道通过配置GPACON的相应管脚就可以将其设置为UART功能。

　　Register       Address
    GPACON   0x7F008000   

GPA0  [3:0]        0000 = Input              0001 = Output
                         0010 = UART RXD[0]  0011 = Reserved
                         0100 = Reserved        0101 = Reserved
                         0110 = Reserved        0111 = External Interrupt Group 1 [0]
                            
GPA1  [7:4]        0000 = Input              0001 = Output
                         0010 = UART TXD[0]  0011 = Reserved
                         0100 = Reserved        0101 = Reserved
                         0110 = Reserved        0111 = External Interrupt Group 1 [1]

故只需要将GPACON的第八位赋值成 0x00100010即可将GPA配置成UART

第二步：设置数据格式
　　由数据手册可知uart数据帧发送是可编程的。它由一个起始位，5～8 个数据位，一个可选的奇偶位和 1～2 个可由行控制寄存器（ULCONn ）指定的停止位组成。发送器也可以产生中断条件，在传输过程中，它通过置位逻辑状态 0 来强制串行输出。当目前的发送完全传输完成后，发送中断信号。然后不断传送数据到发送 FIFO 寄存器（在非 FIFO 的模式下，发送保存寄存器。）

word length = 11,8bit的数据

Number of Stop Bit = 0;1bit的停止位

Parity Mode = 000;无校验位

Intfrared Mode =0;使用普通模式

所以ULCON0 = 0x3;

第三步：UART配置

 

Receive Mode = 01;使用中断模式或轮询模式、

Transmit Mode = 01；使用中断模式或轮询模式

Send Break Signal = 0;普通传输

loop-back Mode = 0;使用回环方式

Clock Selection = 0;使用PCLK作为UART的工作时钟

所以UCON =0x5;UFCON0 用来使能FIFO，UMCON0用来设置无留控

第三步：设置波特率
　　波特率即每秒传输的数据位数，涉及两个寄存器UBRDIV0和UDIVSLOT0

波特率设置相关公式：DIV_VAL = UBRDIVn + (num of 1’s in UDIVSLOTn)/16. Refer to UART Baud Rate Configure Registers.

PCLK = 66.5MHZ 波特率bps设置为115200。所以（66.5MHZ、（115200*16））-1 =35.08 =UBRDIVn + (num of 1’s in UDIVSLOTn)/16。故设置UBRDIV0 = 35，UDIVSLOT0 = 0x1;

 第四步:编码

//start.S
// 启动代码
.global _start

_start:

    // 把外设的基地址告诉CPU
    ldr r0, =0x70000000                     
    orr r0, r0, #0x13                    
    mcr p15,0,r0,c15,c2,4                
    
    // 关看门狗
    ldr r0, =0x7E004000
    mov r1, #0
    str r1, [r0] 
    
    // 设置栈
    ldr sp, =0x0C002000
    
    // 开启icaches
#ifdef  CONFIG_SYS_ICACHE_OFF
    bic r0, r0, #0x00001000                 @ clear bit 12 (I) I-cache
#else
    orr r0, r0, #0x00001000                 @ set bit 12 (I) I-cache
#endif
    mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0

    // 设置时钟
    bl clock_init
    
    // 调用C函数点灯
    bl main
    
halt:
    b halt    
//Tiny6410Addr.h
#ifndef _Tiny6410Addr_H
#define _Tiny6410Addr_H
//GPK 
#define GPKIO_BASE (0x7F008800)
#define rGPKCON0 (*((volatile unsigned long *)(GPKIO_BASE+0x00)))
#define rGPKDAT  (*((volatile unsigned long *)(GPKIO_BASE+0x08)))

//CLOCK
#define APLL_LOCK (*((volatile unsigned long *)0x7E00F000))
#define MPLL_LOCK (*((volatile unsigned long *)0x7E00F004))
#define EPLL_LOCK (*((volatile unsigned long *)0x7E00F008))
#define OTHERS     (*((volatile unsigned long *)0x7E00F900))
#define CLK_DIV0  (*((volatile unsigned long *)0x7E00F020))
#define APLL_CON  (*((volatile unsigned long *)0x7E00F00C))
#define MPLL_CON  (*((volatile unsigned long *)0x7F00F010))
#define CLK_SRC   (*((volatile unsigned long *)0x7E00F01C))

//GPA /uart
#define ULCON0     (*((volatile unsigned long *)0x7F005000))
#define UCON0      (*((volatile unsigned long *)0x7F005004))
#define UFCON0     (*((volatile unsigned long *)0x7F005008))
#define UMCON0     (*((volatile unsigned long *)0x7F00500C))
#define UTRSTAT0   (*((volatile unsigned long *)0x7F005010))
#define UFSTAT0    (*((volatile unsigned long *)0x7F005018))
#define UTXH0      (*((volatile unsigned char *)0x7F005020))
#define URXH0      (*((volatile unsigned char *)0x7F005024))
#define UBRDIV0    (*((volatile unsigned short *)0x7F005028))
#define UDIVSLOT0  (*((volatile unsigned short *)0x7F00502C))
#define GPACON     (*((volatile unsigned long *)0x7F008000))



#endif



//uart.c
// 功能:初始化串口
#include "uart.h" 
#include "Tiny6410Addr.h"


void uart_init(void)
{
    /* 1. 配置引脚 */
    GPACON &= ~0xff;
    GPACON |= 0x22;
    
    /* 2. 设置数据格式等 */
    ULCON0 = 0x3;                      // 数据位:8, 无校验, 停止位: 1, 8n1 
    UCON0  = 0x5;                      // 时钟：PCLK，禁止中断，使能UART发送、接收 
    UFCON0 = 0x01;                     // FIFO ENABLE
    UMCON0 = 0;                        // 无流控
    
    /* 3. 设置波特率 */
    // DIV_VAL = (PCLK / (bps x 16 ) ) - 1 = (66500000/(115200x16))-1 = 35.08
    // DIV_VAL = 35.08 = UBRDIVn + (num of 1’s in UDIVSLOTn)/16 
    UBRDIV0   = 35;
    UDIVSLOT0 = 0x1;
    
}

/* 接收一个字符 */
char get_char(void)
{
    while ((UFSTAT0 & 0x7f) == 0);  // 如果RX FIFO空，等待 
    return URXH0;                   // 取数据 
}

/* 发送一个字符 */
void put_char(char c)
{
    while (UFSTAT0 & (1<<14));         // 如果TX FIFO满，等待 
    UTXH0 = c;                      // 写数据 
}


//uart.h
char get_char(void);
void put_char(char c);
void init_uart(void);

//clock.c
#include "Tiny6410Addr.h"
// 功能:c语言初始化时钟
 

#define ARM_RATIO    0                           // ARMCLK     = DOUTAPLL / (ARM_RATIO + 1)      = 532/(0+1) = 532  MHz
#define MPLL_RATIO   0                           // DOUTMPLL = MOUTMPLL / (MPLL_RATIO + 1)   = 532/(0+1) = 532  MHz
#define HCLKX2_RATIO 1                           // HCLKX2     = HCLKX2IN / (HCLKX2_RATIO + 1) = 532/(1+1) = 266  MHz
#define HCLK_RATIO   1                           // HCLK     = HCLKX2   / (HCLK_RATIO + 1)   = 266/(1+1) = 133  MHz
#define PCLK_RATIO   3                           // PCLK       = HCLKX2   / (PCLK_RATIO + 1)   = 266/(3+1) = 66.5 MHz


 
#define APLL_CON_VAL  ((1<<31) | (266 << 16) | (3 << 8) | (1))

 
#define MPLL_CON_VAL  ((1<<31) | (266 << 16) | (3 << 8) | (1))

 

void clock_init(void)
{    
    /* 1. 设置各PLL的LOCK_TIME,使用默认值 */
    APLL_LOCK = 0xffff;                            // APLL_LOCK，供cpu使用 
    MPLL_LOCK = 0xffff;                            // MPLL_LOCK，供AHB(存储/中断/lcd等控制器)/APB(看门狗，定时器，SD等)总线上的设备使用
    EPLL_LOCK = 0xffff;                            // EPLL_LOCK，供UART,IIS,IIC使用 

    /* 2. 设置为异步模式(Asynchronous mode) */
    OTHERS &= ~0xc0;                            //《linux installation for u-boot》3.7中：用MPLL作为HCLK和PCLK的Source是异步(ASYNC)模式,用APLL是同步(SYNC)模式
    while ((OTHERS & 0xf00) != 0);

    /* 3. 设置分频系数 */
    CLK_DIV0 = (ARM_RATIO) | (MPLL_RATIO << 4) | (HCLK_RATIO << 8) | (HCLKX2_RATIO << 9) | (PCLK_RATIO << 12);

    /* 4. 设置PLL,放大时钟 */    
    APLL_CON = APLL_CON_VAL;  
    MPLL_CON = MPLL_CON_VAL;  

    /* 5. 选择PLL的输出作为时钟源 */
    CLK_SRC = 0x03;
}

//main.c
#include "uart.h"
int main()
{
    char c;
    uart_init();
    while(1)
    {
        c= get_char();
        put_char(c+1);
    }
    
    return 0;
    }

//Makefile
uart.bin : start.o clock.o main.o uart.o
    arm-linux-ld -Ttext 0x50000000 -o uart.elf start.o clock.o main.o uart.o
    arm-linux-objcopy -O binary uart.elf uart.bin
    arm-linux-objdump -D uart.elf > uart.dis
    
%.o : %.S
    arm-linux-gcc -g -c -O2 -o $@ $^
    
%.o : %.c
    arm-linux-gcc -g -c -O2 -o $@ $^
.PHONY:clean
clean:
    rm *.o *.elf *.bin *.dis