• 十六、S3C2440裸机—UART

    16.1 介绍

    　　UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter），通用异步收发器，用来传输穿行数据时

    　　UART 之间以全双工方式传输数据，连线方法只有 3 根电线：TXD 用于发送数据，RXD 用于接收数据，GND用于给双方提供参考地。

    　　

    　　串口数据线以 “位”为最小单位传输数据。帧（frame）由具有完整意义的、不可分割的若干位组成，它包含开始位、数据位、校验位和停止位。

    　　UART 使用标准的 TTL/CMOS 逻辑电平（0~5V、0~3.3V、0~2.5V 或 0~1.8V）来表示数据，高电平表示1，低电平表示0。为了增强数据的抗干扰能力、提高传输长度，通常将 TLL/CMOS 逻辑电平转换位 RS-232 逻辑电平，3~12V 表示0，-3~-12V 表示1。

    　　数据的传输流程如下：

    1.  平时数据处于 空闲 状态
    2. 当要发送数据时，UART 改变 TXD 数据线的状态（变为 0 状态）并维持 1 位的时间，这样接收方检测到开始位后，再等待 1.5 位的时间就开始一位一位地检测数据线的状态得到所传输的数据
    3. UART 一帧中可以由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它们发送出去，首先发送最低位
    4. 如果使用校验功能，UART 在发送完数据位后，还要发送一个校验位。有两种校验方法：奇校验、偶校验——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，数据线恢复到“空闲”状态（1状态）。停止位的长度有3种：1位、1.5位、2位　　

    16.2 S3C2440 UART 特性

    　　S3C2440 UART 中有3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，UART的波特率可以达到 115.2Kbit/s，若使用 UEXTCLK 引脚提供的外部时钟，则可以达到更高的波特率。波特率可以通过编程进行控制。

    　　S3C2440 UART 的 FIFO 深度位64.。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的发送到 TXDn 数据线上（根据设定的格式，插入开始位、校验位和停止位）。接收数据时，“接收移位器”（Receive Shifter）将RXDn 数据线上的数据一位一位接收进来，然后复制到接收 FIFO 中，CPU 即可以从中读取数据。

    　　S3C2440 UART 的每个通道支持的停止位有 1 位、2位，数据位有5、6、7、8位，支持校验功能，另外还有红外发送/接收功能。

    　　UART 结构图如下：

    　　

    　　其他说明见芯片手册第11章节

    16.3 程序

    　　uart.lds

    1 SECTIONS {
2     . = 0x30000000;
3     .text          :   { *(.text) }
4     .rodata ALIGN(4) : {*(.rodata)} 
5     .data ALIGN(4) : { *(.data) }
6     .bss ALIGN(4)  : { *(.bss)  *(COMMON) }
7 }
    View Code

    　　s3c24xx.h

     1 /* WOTCH DOG register */
 2 #define     WTCON           (*(volatile unsigned long *)0x53000000)
 3 
 4 /* SDRAM regisers */
 5 #define     MEM_CTL_BASE    0x48000000
 6 #define     SDRAM_BASE      0x30000000
 7 
 8 /* NAND Flash registers */
 9 #define NFCONF              (*(volatile unsigned int  *)0x4e000000)
10 #define NFCMD               (*(volatile unsigned char *)0x4e000004)
11 #define NFADDR              (*(volatile unsigned char *)0x4e000008)
12 #define NFDATA              (*(volatile unsigned char *)0x4e00000c)
13 #define NFSTAT              (*(volatile unsigned char *)0x4e000010)
14 
15 /*GPIO registers*/
16 #define GPBCON              (*(volatile unsigned long *)0x56000010)
17 #define GPBDAT              (*(volatile unsigned long *)0x56000014)
18 
19 #define GPFCON              (*(volatile unsigned long *)0x56000050)
20 #define GPFDAT              (*(volatile unsigned long *)0x56000054)
21 #define GPFUP               (*(volatile unsigned long *)0x56000058)
22 
23 #define GPGCON              (*(volatile unsigned long *)0x56000060)
24 #define GPGDAT              (*(volatile unsigned long *)0x56000064)
25 #define GPGUP               (*(volatile unsigned long *)0x56000068)
26 
27 #define GPHCON              (*(volatile unsigned long *)0x56000070)
28 #define GPHDAT              (*(volatile unsigned long *)0x56000074)
29 #define GPHUP               (*(volatile unsigned long *)0x56000078)
30 
31 
32 
33 /*UART registers*/
34 #define ULCON0              (*(volatile unsigned long *)0x50000000)
35 #define UCON0               (*(volatile unsigned long *)0x50000004)
36 #define UFCON0              (*(volatile unsigned long *)0x50000008)
37 #define UMCON0              (*(volatile unsigned long *)0x5000000c)
38 #define UTRSTAT0            (*(volatile unsigned long *)0x50000010)
39 #define UTXH0               (*(volatile unsigned char *)0x50000020)
40 #define URXH0               (*(volatile unsigned char *)0x50000024)
41 #define UBRDIV0             (*(volatile unsigned long *)0x50000028)
42 
43 
44 /*interrupt registes*/
45 #define SRCPND              (*(volatile unsigned long *)0x4A000000)
46 #define INTMOD              (*(volatile unsigned long *)0x4A000004)
47 #define INTMSK              (*(volatile unsigned long *)0x4A000008)
48 #define PRIORITY            (*(volatile unsigned long *)0x4A00000c)
49 #define INTPND              (*(volatile unsigned long *)0x4A000010)
50 #define INTOFFSET           (*(volatile unsigned long *)0x4A000014)
51 #define SUBSRCPND           (*(volatile unsigned long *)0x4A000018)
52 #define INTSUBMSK           (*(volatile unsigned long *)0x4A00001c)
53 
54 /*external interrupt registers*/
55 #define EINTMASK            (*(volatile unsigned long *)0x560000a4)
56 #define EINTPEND            (*(volatile unsigned long *)0x560000a8)
57 
58 /*clock registers*/
59 #define    LOCKTIME        (*(volatile unsigned long *)0x4c000000)
60 #define    MPLLCON        (*(volatile unsigned long *)0x4c000004)
61 #define    UPLLCON        (*(volatile unsigned long *)0x4c000008)
62 #define    CLKCON        (*(volatile unsigned long *)0x4c00000c)
63 #define    CLKSLOW        (*(volatile unsigned long *)0x4c000010)
64 #define    CLKDIVN        (*(volatile unsigned long *)0x4c000014)
65 
66 
67 /*PWM & Timer registers*/
68 #define    TCFG0        (*(volatile unsigned long *)0x51000000)
69 #define    TCFG1        (*(volatile unsigned long *)0x51000004)
70 #define    TCON        (*(volatile unsigned long *)0x51000008)
71 #define    TCNTB0        (*(volatile unsigned long *)0x5100000c)
72 #define    TCMPB0        (*(volatile unsigned long *)0x51000010)
73 #define    TCNTO0        (*(volatile unsigned long *)0x51000014)
74 
75 #define GSTATUS1    (*(volatile unsigned long *)0x560000B0)
    View Code

    　　serial.h

    1 void uart0_init(void);
2 void putc(unsigned char c);
3 unsigned char getc(void);
4 int isDigit(unsigned char c);
5 int isLetter(unsigned char c);

    　　head.S

     1 @******************************************************************************
 2 @ File：head.S
 3 @ 功能：设置SDRAM，将程序复制到SDRAM，然后跳到SDRAM继续执行
 4 @******************************************************************************       
 5    
 6 .extern     main
 7 .text 
 8 .global _start 
 9 _start:
10 Reset:                  
11     ldr sp, =4096           @ 设置栈指针，以下都是C函数，调用前需要设好栈
12     bl  disable_watch_dog   @ 关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启
13     bl  clock_init          @ 设置MPLL，改变FCLK、HCLK、PCLK
14     bl  memsetup            @ 设置存储控制器以使用SDRAM
15     bl  copy_steppingstone_to_sdram     @ 复制代码到SDRAM中
16     ldr pc, =on_sdram                   @ 跳到SDRAM中继续执行
17 on_sdram:
18     ldr sp, =0x34000000     @ 设置栈指针
19     ldr lr, =halt_loop      @ 设置返回地址
20     ldr pc, =main           @ 调用main函数
21 halt_loop:
22     b   halt_loop

    　　init.c

     1 /*
 2  * init.c: 进行一些初始化
 3  */ 
 4 
 5 #include "s3c24xx.h"
 6  
 7 void disable_watch_dog(void);
 8 void clock_init(void);
 9 void memsetup(void);
10 void copy_steppingstone_to_sdram(void);
11 
12 /*
13  * 关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启
14  */
15 void disable_watch_dog(void)
16 {
17     WTCON = 0;  // 关闭WATCHDOG很简单，往这个寄存器写0即可
18 }
19 
20 #define S3C2410_MPLL_200MHZ     ((0x5c<<12)|(0x04<<4)|(0x00))
21 #define S3C2440_MPLL_200MHZ     ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x02))
22 /*
23  * 对于MPLLCON寄存器，[19:12]为MDIV，[9:4]为PDIV，[1:0]为SDIV
24  * 有如下计算公式：
25  *  S3C2410: MPLL(FCLK) = (m * Fin)/(p * 2^s)
26  *  S3C2440: MPLL(FCLK) = (2 * m * Fin)/(p * 2^s)
27  *  其中: m = MDIV + 8, p = PDIV + 2, s = SDIV
28  * 对于本开发板，Fin = 12MHz
29  * 设置CLKDIVN，令分频比为：FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4，
30  * FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz
31  */
32 void clock_init(void)
33 {
34     // LOCKTIME = 0x00ffffff;   // 使用默认值即可
35     CLKDIVN  = 0x03;            // FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4, HDIVN=1,PDIVN=1
36 
37     /* 如果HDIVN非0，CPU的总线模式应该从“fast bus mode”变为“asynchronous bus mode” */
38 __asm__(
39     "mrc    p15, 0, r1, c1, c0, 0
"        /* 读出控制寄存器 */ 
40     "orr    r1, r1, #0xc0000000
"          /* 设置为“asynchronous bus mode” */
41     "mcr    p15, 0, r1, c1, c0, 0
"        /* 写入控制寄存器 */
42     );
43 
44     /* 判断是S3C2410还是S3C2440 */
45     if ((GSTATUS1 == 0x32410000) || (GSTATUS1 == 0x32410002))
46     {
47         MPLLCON = S3C2410_MPLL_200MHZ;  /* 现在，FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz */
48     }
49     else
50     {
51         MPLLCON = S3C2440_MPLL_200MHZ;  /* 现在，FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz */
52     }       
53 }
54 
55 /*
56  * 设置存储控制器以使用SDRAM
57  */
58 void memsetup(void)
59 {
60     volatile unsigned long *p = (volatile unsigned long *)MEM_CTL_BASE;
61 
62     /* 这个函数之所以这样赋值，而不是像前面的实验(比如mmu实验)那样将配置值
63      * 写在数组中，是因为要生成”位置无关的代码”，使得这个函数可以在被复制到
64      * SDRAM之前就可以在steppingstone中运行
65      */
66     /* 存储控制器13个寄存器的值 */
67     p[0] = 0x22011110;     //BWSCON
68     p[1] = 0x00000700;     //BANKCON0
69     p[2] = 0x00000700;     //BANKCON1
70     p[3] = 0x00000700;     //BANKCON2
71     p[4] = 0x00000700;     //BANKCON3  
72     p[5] = 0x00000700;     //BANKCON4
73     p[6] = 0x00000700;     //BANKCON5
74     p[7] = 0x00018005;     //BANKCON6
75     p[8] = 0x00018005;     //BANKCON7
76     
77                                             /* REFRESH,
78                                              * HCLK=12MHz:  0x008C07A3,
79                                              * HCLK=100MHz: 0x008C04F4
80                                              */ 
81     p[9]  = 0x008C04F4;
82     p[10] = 0x000000B1;     //BANKSIZE
83     p[11] = 0x00000030;     //MRSRB6
84     p[12] = 0x00000030;     //MRSRB7
85 }
86 
87 void copy_steppingstone_to_sdram(void)
88 {
89     unsigned int *pdwSrc  = (unsigned int *)0;
90     unsigned int *pdwDest = (unsigned int *)0x30000000;
91     
92     while (pdwSrc < (unsigned int *)4096)
93     {
94         *pdwDest = *pdwSrc;
95         pdwDest++;
96         pdwSrc++;
97     }
98 }

    　　serial.c

     1 #include "s3c24xx.h"
 2 #include "serial.h"
 3 
 4 #define TXD0READY   (1<<2)
 5 #define RXD0READY   (1)
 6 
 7 #define PCLK            50000000    // init.c中的clock_init函数设置PCLK为50MHz
 8 #define UART_CLK        PCLK        //  UART0的时钟源设为PCLK
 9 #define UART_BAUD_RATE  115200      // 波特率
10 #define UART_BRD        ((UART_CLK  / (UART_BAUD_RATE * 16)) - 1)
11 
12 /*
13  * 初始化UART0
14  * 115200,8N1,无流控
15  */
16 void uart0_init(void)
17 {
18     GPHCON  |= 0xa0;    // GPH2,GPH3用作TXD0,RXD0
19     GPHUP   = 0x0c;     // GPH2,GPH3内部上拉
20 
21     ULCON0  = 0x03;     // 8N1(8个数据位，无较验，1个停止位)
22     UCON0   = 0x05;     // 查询方式，UART时钟源为PCLK
23     UFCON0  = 0x00;     // 不使用FIFO
24     UMCON0  = 0x00;     // 不使用流控
25     UBRDIV0 = UART_BRD; // 波特率为115200
26 }
27 
28 /*
29  * 发送一个字符
30  */
31 void putc(unsigned char c)
32 {
33     /* 等待，直到发送缓冲区中的数据已经全部发送出去 */
34     while (!(UTRSTAT0 & TXD0READY));
35     
36     /* 向UTXH0寄存器中写入数据，UART即自动将它发送出去 */
37     UTXH0 = c;
38 }
39 
40 /*
41  * 接收字符
42  */
43 unsigned char getc(void)
44 {
45     /* 等待，直到接收缓冲区中的有数据 */
46     while (!(UTRSTAT0 & RXD0READY));
47     
48     /* 直接读取URXH0寄存器，即可获得接收到的数据 */
49     return URXH0;
50 }
51 
52 /*
53  * 判断一个字符是否数字
54  */
55 int isDigit(unsigned char c)
56 {
57     if (c >= '0' && c <= '9')
58         return 1;
59     else
60         return 0;       
61 }
62 
63 /*
64  * 判断一个字符是否英文字母
65  */
66 int isLetter(unsigned char c)
67 {
68     if (c >= 'a' && c <= 'z')
69         return 1;
70     else if (c >= 'A' && c <= 'Z')
71         return 1;       
72     else
73         return 0;
74 }

    　　main.c

     1 #include "serial.h"
 2 
 3 int main()
 4 {
 5     unsigned char c;
 6     uart0_init();   // 波特率115200，8N1(8个数据位，无校验位，1个停止位)
 7 
 8     while(1)
 9     {
10         // 从串口接收数据后，判断其是否数字或子母，若是则加1后输出
11         c = getc();
12         if (isDigit(c) || isLetter(c))
13             putc(c+1);
14     }
15 
16     return 0;
17 }
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