UART协议介绍及编程

时间:2024-03-19 16:22:21

原理说明:

通用异步收发器简称为UART,即“Universal Asynchronous Receiver/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检测另一根电线上的信号,将串行收集的数据放在缓冲区中,CPU即可读取UART获得的数据。UART以全双工的方式传输数据,最精简的连线方式只有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电平。连线如下图所示。

UART协议介绍及编程

UART使用标准的TTL/CMOS逻辑电平来表示数据,高电平表示1,低电平表示0。为了增强数据的抗干扰能力、提供传输长度,通常将TTL/CMOS逻辑电平转换为RS-232逻辑电平,3~12V表示0,-3~-12表示1。

TxD、RxD数据线以“位”为最小单位传输数据。帧由具有完整意义的、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。发送数据之前,UART之间要约定好数据的传输速率(即每位所占用的时间,其倒数称为波特率)、数据的传输格式(即有多少个数据位、是否使用校验位、是奇校验还是偶校验、有多少个停止位)。

数据传输流程如下:

(1)平时数据线处于“空闲”状态(1状态)。

(2)当要发送数据时,UART改变TxD数据线的状态并维持1位的时间,这样接收方检测到开始位后,在等待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以帧中可以有5、6、7或8位的数据,发送方一位一位地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1个校验位。有两个校验方式,奇校验和偶校验,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中,1位、1.5位和2位。

下图演示了UART使用7个数据位、偶校验、2个停止位的格式传输发送字符“A”时,TTL/CMOS逻辑电平对应的波形。

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S3C2440的UART特性:

S3C2440中UART功能相似,有3个独立通道,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和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,S3C2440的UART波特率可以达到115.2Kbit/s;如果使用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的UART的FIFO深度为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”中,发送移位器将数据一位一位地发送到TxD数据线上。接收数据时,“接收移位器”将RxD数据线上的数据一位一位接收过来,然后复制到接收FIFO中,CPU即可从中读取数据。

S3C2440的UART的每个通道支持的停止位有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。

S3C2440的UART结构如下图所示。

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UART的使用:

在使用UART之前需要设置波特率、传输格式;对于S3C2440,还要选择所涉及管教为UART功能、选择UART通道的工作模式为中断模式还是DMA模式。设置好之后,往某个寄存器写入数据即可发送,读取某个寄存器即可得到接收到的数据。可以通过查询状态寄存器或设置中断来获知数据是否已经发送完毕、是否已经接收到数据。