串口设置之输入输出字符
S5PV210 UART相关说明
通用异步收发器简称UART，即UNIVERSAL ASYNCHRONOUS RECEIVER AND TRANSMITTER，它用来传输串行数据。发送数据时，CPU将并行数据写入UART，UART按照一定的格式在一根电线上串行发出；接收数据时，UART检测另一根电线的信号，将串行收集在缓冲区中，CPU即可读取UART获得这些数据。
在S5PV210中，UART提供了4对独立的异步串口I/O端口，有4个独立的通道，每个通道可以工作于DMA模式或者中断模式。其中，通道0有256byte的的发送FIFO和256byte的接收FIFO，通道1有64byte的的发送FIFO和64byte的接收FIFO，而通道2和3只有16byte的的发送FIFO和16byte的接收FIFO。
S5PV210的uart结构图如下：
S5PV210的uart结构图
UART使用标准的TTL/CMCOS逻辑电平来表示数据，为了增强数据抗干扰能力和提高传输长度，通常将TTL/CMOS逻辑电平转换为RS-232逻辑电平，查看原理图可知Mini210S使用的是MAX3232SOP芯片,使用的是TX0和DX0：
搜索“XuTXD0”,可知：
通过设置UART相关寄存器，我们就可以驱动UART工作，达到发送和接收字符的目的。
程序例子：（完整代码见链接）
/*main.c*/
int main()
{
char c;
uart_init(); // 初始化串口
while (1)
{
c = getc (); // 接收一个字符c
putc(c+1); // 发送字符c+1
}
return 0;
}
在main函数中，先会调用uart_init()初始化UART，然后使用getc接收PC发过来的字符，再调用putc()将该字符+1回复给PC。
/*uart.c*/
void uart_init()
{
// 1 配置引脚用于RX/TX功能
GPA0CON = 0x22222222;
GPA1CON = 0x2222;
// 2 设置数据格式等
UFCON0 = 0x1; // 使能FIFO
UMCON0 = 0x0; // 无流控
ULCON0 = 0x3; // 数据位:8, 无校验, 停止位: 1
UCON0 = 0x5; // 时钟：PCLK，禁止中断，使能UART发送、接收 // 3 设置波特率
UBRDIV0 = UART_UBRDIV_VAL; // 35
UDIVSLOT0 = UART_UDIVSLOT_VAL; // 0x1
}
上述代码共有3个步骤，下面我们来一一讲解每一个步骤：
第一步 配置引脚用于RX/TX功能
参考UART引脚连接图，我们需要设置GPA0CON和GPA1CON寄存器使GPA0和GPA1引脚用于UART功能。
GPA0CON寄存器图
GPA1CON寄存器图
第二步 设置数据格式等
<1> ULCON0用来设置数据格式，见下图
Word Length = 11,8bit的数据；
Number of Stop Bit = 0,1bit的停止位；
Parity Mode = 000，无校验；
Infrared Mode =0，使用普通模式；
所以ULCON0=0x3
<2> 9UCON0是UART的配置寄存器，见下图
Receive Mode = 01 ，使用中断模式或者轮询模式；
Transmit Mode = 01，使用中断模式或者轮询模式；
Send Break Signal = 0，普通传输；
Loop-back Mode = 0，不使用回环方式；
我们采用轮询的方式接受和发送数据，不使用中断，所以bit[6-9]均为0；
Clock Selection = 0，使用PCLK作为UART的工作时钟；
我们不使用DMA,所以bit[16]和bit[20]均为0；
所以UCON0 = 0x5
<3> UFCON0和UMCON0
这两个寄存器比较简单，UFCON0用来使能FIFO，UMCON0用来设置无流控。
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：UBRDIVn + (num of 1's in UDIVSLOTn)/16 = (PCLK / (bps x 16)) −1
其中，由Maximum Operating Frequency for Each Sub-block图可知，UART工作于PSYS下，所以PCLK即PCLK_PSYS = 66.5MHz，我们的波特率bps设置为115200,所以
(66.5MHz/(115200 x 16)) – 1 = 35.08 = UBRDIVn + (num of 1's in UDIVSLOTn)/16,所以我们设置UBRDIV0=35，UDIVSLOT0=0x1
getc()和putc()的代码如下：
// 接收一个字符
char getc(void)
{
while ((UFSTAT0 & 0xff) == 0); // 如果RX FIFO空，等待
return URXH0; // 取数据
}
// 发送一个字符
void putc(char c)
{
while (UFSTAT0 & (1<<24)); // 如果TX FIFO满，等待
UTXH0 = c; // 写数据
}
UART数据发送寄存器
UART数据接收寄存器
发送/接收状态寄存器
通过读UTRSTAT0 发送/接收状态寄存器，当Receive buffer data ready= 1时说明接收到数据，读URXH0寄存器可以得到8bit的数据；当Transmitter empty = 1时说明可以发送数据，写8bit的数据到UTXH0。
移植printf和scanf功能
第一节 移植的途径
对于如何移植printf和scanf，我们有许多选择：
1) 移植linux的printk功能，版本越新越难移植，但是功能也越强大；
2) 移植uboot的printf和scanf功能，实际uboot也是从linux内核中移植而来的；
3) 完全自己编写，但是功能比较弱；
在保证整个裸机其他代码部分没有任何问题，且编译器也没有任何问题的情况下，上述三种方法都是可行的。下面我们只是直接利用网友从linux中移植好的printk，为我们的裸机代码增加上该部分功能。
第二节 移植步骤
第一步 解压printf.rar到uart_stdio目录，解压成功后会多出include 和lib两个目录，其中include放的是相关头文件，lib放的是printf和scanf相关的代码。
第二步 修改uart_stdio目录下的makefile，将lib目录下的代码编译链接成lib.a，然后将lib.a编译进bin中，具体修改见源码。
第三步 编写main函数进行测试。
第三节 程序相关讲解
完整代码见目录uart_stdio，与前一章的代码相比，BL1目录的代码没有任何变化，BL2目录的代码多了include和lib目录以及main.c的内容被修改了。
1. /lib/printf.c
<1> printf的定义如下：
int printf(const char *fmt, ...)
{
int i;
int len;
va_list args; // va_list 即 char *
va_start(args, fmt);
len = vsprintf(g_PCOutBuf,fmt,args);// 内部使用了va_arg()
va_end(args);
for (i = 0; i < strlen(g_PCOutBuf); i++)
{
putc(g_PCOutBuf[i]);
}
return len;
}
<2> printf函数是个变参函数，什么是变参函数：
可变参数函数的原型声明为type VAFunction(type arg1, type arg2, … ); 参数可以分为两部分：个数确定的固定参数和个数可变 的可选参数。函数至少需要一个固定参数，固定参数的声明和普通函数一样；可选参数由于个数不确定，声明时用"..."表示。固定参数和可选参数公同构成一个函数的参数列表。
<3> printf函数涉及了3个十分重要的宏：
宏1: #define va_start(ap, A) (void) ((ap) = (((char *) &(A)) + (_bnd (A,_AUPBND))))
宏2: #define va_arg(ap, T) (*(T *)(((ap) += (_bnd (T, _AUPBND))) - (_bnd (T,_ADNBND))))
宏3: #define va_end(ap) (void) 0
在这些宏中，va 就是 variable argument(可变参数)的意思;
ap:是指向可变参数表的指针；
A:指可变参数表的前一个固定参数；
T:可变参数的类型。
va_list 也是一个宏，其定义为 typedef char * va_list，实质上是一char型指针。
<4> 三个宏的作用：
1) va_start 宏 作用:
根据v取得可变参数表的首指针并赋值给ap，方法：最后一个固定参数A的地址 + 第一个变参对A的偏移地址，然后赋值给 ap，这样 ap 就是可变参数表的首地址。 举例：
如果有变参函数的声明是 void va_test(char a, char b,char c, …)，则它的固定参数依次是 a,b,c，最后一个固定参数 为 c，因此就是 va_start(ap, c)。
2) va_arg 宏 作用:
指取出当前 ap 所指的可变参数并将 ap 指针指向下一可变参数。
3) va_end 宏 作用:
结束可变参数的获取。va_end ( list )实际上被定义为空，没有任何真实对应的代码，用于代码对称，与 va_start 对应。
<5> 得到可变参数个数的三种办法:
1) 函数的第一个参数,指定后续的参数个数,如 func(int num,...)；
2) 根据隐含参数,判断参数个数,如 printf 系列的,通过字符串中%的个数判断；
3) 特殊情况下(如参数都是不大于 0xFFFF 的 int),可以一直向低处访问堆栈,直到返回地址。
有了上述知识我们就可以看懂printf()函数的内容了，首先va_start(args, fmt);会将可变参数的首地址保存在args中，然后调用vsprintf(g_PCOutBuf,fmt,args)进行处理，在vsprintf()中，会调用va_arg()逐个的取出变参，然后进行解析。如果是普通字符则无须转换，直接保存在g_PCOutBuf；如果是字符串，则从可变参数表中拿到指向字符串的指针，将字符串的内容拷贝到g_PCOutBuf；如果是数字，则调用number函数进行处理，并把解析的结果存放在g_PCOutBuf。所有，最后只调用putC函数把g_PCOutBuf里的字符一个个的打印出来就可以了。scanf函数的原理和printf类似，这里不再进行解释.
2. main.c
完整代码如下：
int main()
{
int a = 0，b = 0;
char *str = "hello world";
uart_init();
printf("%s
",str);
while (1)
{
printf("please enter two number:
");
scanf("%d %d", &a, &b);
printf("
");
printf("the sum is: %d
", a+b);
}
return 0;
}
首先会打印“hello world”,然后从串口接收两个数字，最后输出它们的和。