【導(dǎo)讀】復(fù)雜的高端應(yīng)用對嵌入式處理器的性能提出了更高的要求。雖然以8位單片機為核心的。能嵌入式的發(fā)展需求。擠壓原先由8位微控制器主導(dǎo)的應(yīng)用空間。隨著ARM處理器在全球范圍的流行，32位。的RISC嵌入式處理器已經(jīng)開始成為高中端嵌入式應(yīng)用和設(shè)計的主流。本課題在認真學(xué)習和了解ARM應(yīng)用系統(tǒng)及其指令系統(tǒng)、開發(fā)流程和工作原。理的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)ARM與PC機的串口通訊功能。實現(xiàn)手段：以ARM7TDMI為內(nèi)核

　　

【正文】 傳輸移位器 傳輸 FIFO（ 16 字節(jié)） 波特率發(fā)生器 接收器 接收轉(zhuǎn)換器 接收 FIFO（ 16 字節(jié)） 控制單元 外圍總線 TxDn Clock Source RxDn 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 基于 BIOS 的嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊開發(fā) 18 奇偶校驗?zāi)Ｊ? [5： 3] 該位確定奇偶如何產(chǎn)生和校驗 0xx：無校 驗位 100：奇校驗 101：偶校驗 110：校驗位強制 /檢測置 1 111：校驗位強制 /檢測置 0 000 停止位的數(shù)量 [2] 該位確定停止位的個數(shù)， 0： 1 位停止位 1： 2 位停止位 0 數(shù)據(jù)位長度 [1： 0] 該位確定數(shù)據(jù)位的個數(shù) 00： 5 位 01： 6 位 10： 7 位 11： 8 位 00 表 32 UART 控制寄存器位定義 UCONn 位 描 述 初始值 發(fā)送中斷類型 [9] 發(fā)送中斷請求類型 0：脈沖（在發(fā)送緩沖區(qū)變空時立即引發(fā)中斷） 1：電平（在發(fā)送緩沖區(qū)為空時引發(fā)中斷） 0 接收中斷類型 [8] 接收中斷請求類型 0：脈沖（接收緩沖區(qū)接收到數(shù)據(jù)時立即引發(fā)中斷） 1：電平（接收緩沖區(qū)正在接收數(shù)據(jù)時引發(fā)中斷） 0 接收超時中斷使能 [7] 在 UART 的 FIFO 使能的情況下， 使 能 /禁止接收超時中斷 0：禁止 1：使能 0 接收錯誤狀態(tài)中斷使能 [6] 使能 UART 在接收操作中發(fā)生錯誤時的錯誤中斷響應(yīng) 0：不產(chǎn)生錯誤狀態(tài)中斷 1：產(chǎn)生錯誤狀態(tài)中斷 0 回送模式 [5] 該位使 UART 自動進入回送模式 0：正常操作 1：回送模式 0 發(fā)送中止信號 [4] 該位將引發(fā) UART 在一幀時間內(nèi)發(fā)送中止信 號，該信號發(fā)送完后，該位自動被清除 0：正常操作 1：發(fā)送中止信號 0 發(fā)送模式 [3： 2] 這兩位決定當前哪個功能項能夠向 UART 發(fā)送保持寄存器寫入發(fā)送數(shù)據(jù) 00：禁止 01：中斷請求或輪流檢測模式 10： BDMA0 請求（僅對 UART0） 11： BDMA1 請求（僅對 UART1） 00 接收模式 [1： 0] 這兩位決定當前哪個功能項能夠從 UART 接收保持寄存器中讀出接收數(shù)據(jù) 00：禁止 01：中斷請求或輪流檢測模式 10： BDMA0 請求（僅對 UART0） 11： BDMA1 請求（僅對 UART1） 00 表 33 Modem 控制寄存器 UMCONn 位 描 述 初始值 保留 [7： 5] 這 3 位必須為 0 000 自動流控制 [4] AFC 是否允許 0：禁止 1：使能 0 保留 [3： 1] 這 3 位必須為 0 000 請求發(fā)送 0 如果 AFC 允許，該位忽略；如果 AFC 禁止，必須由軟件來控制 nRTS 。 0：高電平（不激活 nRTS） 1：低電平（激活 nRTS） 0 表 34 發(fā)送 /接收狀態(tài)寄存器 UTRSTATn 位 描 述 初始值 發(fā)送移位寄存器為空 [2] 當發(fā)送移位寄存器中不包含有效數(shù)據(jù)或移 位寄存器為空，該位自動被置位。 0：非空 1：發(fā)送保持和移位寄存器為空 1 發(fā)送緩沖器位空 [1] 當發(fā)送緩沖區(qū)寄存器中不包含有效數(shù)據(jù)，這一位將自動被置位。 0：緩沖區(qū)寄存器非空 1：空 1 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 基于 BIOS 的嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊開發(fā) 19 如果使用了 FIFO，則用戶不用檢測這位，而應(yīng)當檢測UFSTAT 中發(fā)送 FIFO 計數(shù)器位和 FIFO 滿位 接收緩沖器數(shù)據(jù)準備好 [0] 當接收緩沖器寄存器中包含了有效數(shù)據(jù)，這一位將自動被置位。 0：完全為空 1：緩沖區(qū)寄存器中包含有效數(shù)據(jù) 如果使用了 FIFO 則用戶不用檢測這個位，而應(yīng)當檢測UFSTAT 中接收 FIFO 計數(shù)器位 0 E. 電路原理圖 圖 35 UART 的硬件原理圖 (a) 圖 36 UART 的硬件原理圖 (b) 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 基于 BIOS 的嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊開發(fā) 20 S3C44B0X UART 數(shù)據(jù)接收和發(fā)送設(shè)計 S3C44B0X UART 開發(fā)板支持異步，全雙工通信。 A. 程序流程圖： 圖 37 UART數(shù)據(jù)程序流程圖 B. 程序?qū)崿F(xiàn) S3C44B0X 的串行應(yīng)用接口電路中的 PC1 PC1 PE PE2 是多功能 I/O 口，因此在編寫串口數(shù)據(jù)收發(fā)程序之前，首 先需要對 PC 口和 PE 口的工作模式進行設(shè)置。 PC、PE 口通過以下語句進行設(shè)置： rPCONC = 0x5f55ff55。 rPUPC = 0xffff。 rPCONE = 0x1556b。 rPUPE = 0xff。 要使 UART 能工作還必須對 UART 的可配置參數(shù)進行初始化，使其能夠按照所要求的通信方式進行通信。對 UART 口進行初始化的設(shè)置程序如下。 void uart_init(int mclk, int baud) { int i。 if(mclk == 0) mclk = MCLK。 /**** UART0 ****/ 開始 串口初始化， 中斷初始化 電 腦發(fā)送數(shù)據(jù)到串口 串口發(fā)送數(shù)據(jù)到電腦 結(jié)束 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 基于 BIOS 的嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊開發(fā) 21 rULCON0 = 0x03。 /* normal/no parity/1 stop bit/8 bits data */ rUCON0 = 0x45。 /* Tx plus/Rx plus/forbid Rx overtime interrupt*/ /*allow UART fault interrupt/normal run mode/normal transmit*/ /*Transmit Mode interrupt or polling/Receive Mode interrupt or polling*/ rUFCON0 = 0x0。 /*forbid FIFO*/ rUMCON0 = 0x0。 /*forbid AFC */ rUBRDIV0 = ( (int)(mclk/16./baud + ) 1)。 /**** UART1 ****/ rULCON1 = 0x03。 rUCON1 = 0x45。 rUFCON1 = 0x0。 rUMCON1 = 0x0。 rUBRDIV1 = ( (int)(mclk/16./baud +) 1)。 for(i=0。 i100。 i++)。 } 至此， UART 初始化完成，要 UART 接收和發(fā)送數(shù)據(jù)還需要一些函數(shù)才可以實現(xiàn)，包括接收一個字符函數(shù)，發(fā)送一個字符函數(shù)，接收一個字符串函數(shù)和發(fā)送一個字符串函數(shù)。下面是函數(shù)的具體實現(xiàn)： 接收一個字符 char SerialGetChar (int port) { if(port == 0) {while(!(rUTRSTAT0 amp。 0x1))。 //Receive data read return rURXH0。 } else {while(!(rUTRSTAT1 amp。 0x1))。 //Receive data ready return rURXH1。 } } 發(fā)送一個字符 void SerialSendChar (int port,char ch) { if(port == 0) {if(ch == 39。\n39。) { while(!(rUTRSTAT0 amp。 0x2))。 rUTXH0 = 39。\r39。 } else while(!(rUTRSTAT0 amp。 0x2))。 rUTXH0 = ch。 } 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 基于 BIOS 的嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊開發(fā) 22 else if(port == 1) {if(ch == 39。\n39。) {while(!(rUTRSTAT1 amp。 0x2))。 rUTXH1 = 39。\r39。 } while(!(rUTRSTAT1 amp。 0x2))。 rUTXH1 = ch。 } } 接收一個字符串 void SerialGetString (int port,char *string) { char c。 while((c=SerialGetChar(port))!=39。\r39。) { *string++=c。 } } 發(fā)送一個字符串 void SerialPrintf (char *fmt,...) { va_list ap。 char string[512]。 va_start(ap,fmt)。 vsprintf(string,fmt,ap)。 SerialSendString(0,(char *)string)。 va_end(ap)。 } 調(diào)試過程及問題解決 當發(fā)送單 個字符時，在 sendch(char ch)函數(shù)中可以使用 Delay 函數(shù)延時以消除終端設(shè)備的響應(yīng)時間問題，但是，如果發(fā)送一個字符串時，調(diào)用 sendch(char ch)函數(shù)時則不可有 Delay 函數(shù)，否則發(fā)送的字符串會因為延時而數(shù)據(jù)丟失。 將接收到的字符串發(fā)送出去時，要定義一個全局數(shù)組，把接收到的字符串存在這個數(shù)組內(nèi)；或者可以在 Main 函數(shù)內(nèi)定義一個指針 p 和一個數(shù)組 a[100]，其中 p 指向 a，用指針方式保存接收的數(shù)據(jù)。 第 S3C44B0X 中斷控制器功能及應(yīng)用開發(fā) CPU 與外設(shè)之間傳輸數(shù)據(jù)的控制方式通常由 3 種 ：查詢方式、 中斷 方式和 DMA 方式。為節(jié)省 CPU 時間，提高 CPU 的利用率，通常采用中斷方式。中斷在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛。 S3C44B0X 中斷介紹 S3C44B0X 具有 30 個中斷源，包括 1 個看門狗定時器， 6 個定時器， 6 個 UART， 8南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 基于 BIOS 的嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊開發(fā) 23 個外部， 4 個 DMA， 2 個 RTC， 1 個 ADC， 1 個 IIC 和 1 個 SIO 共 30 個中斷， S3C44B0X內(nèi)置的中斷控制器可以接收來自 30 個中斷源的請求。在這些中斷源中，有 4 個外部中斷（ EINT4/5/6/7）是邏輯 “或 ”的關(guān)系，他們共用一條中斷請求線。 UART0 和 UART1 的錯誤中斷也是邏輯 “或 ”的關(guān)系。 A. 中斷控制器 中斷控制器的任務(wù)是在片內(nèi)外圍和外部中斷源組成的多重中斷發(fā)生時，經(jīng)過優(yōu)先級判斷選擇其中一個中斷，通過 FIQ 或 IRQ 向 ARM7 TDMI 內(nèi)核發(fā)出 FIQ 和 IRQ 中斷請求。 B. S3C44B0X 中斷控制器的操作 a) 程序狀態(tài)寄存器的 F 位和 I 位 如果 CPSR 程序狀態(tài)寄存器的 F 位 被設(shè)置為 1，那么 CPU 將不接收來自中斷控制器的 FIQ（快速中斷請求）；如果 CPSR 程序狀態(tài)寄存器的 I 位被設(shè)置為 1，那么 CPU 將不接收來自中斷控制器的 IRQ（通用中斷請求）。因此，為了使能 FIQ 和 IRQ，必須 先將 CPSR 程序狀態(tài)寄存器的 F 位和 I 位清 0，并且中斷屏蔽寄存器 INTMASK 中相應(yīng)的位也要清 0。 b) 中斷模式 ARM7TDMI 提供了 2 種中斷模式（ INTMOD）： FIQ 模式和 IRQ 模式。所有的中斷源在中斷請求時都要確定使用哪一種中斷模式。 IRQ 和 FIQ 之間的區(qū)別是：對于 FIQ 必須盡快處理事件并離開這個模式： IRQ 可以被 FIQ 中斷，但 IRQ 不能中斷 FIQ；為了使FIQ 更快， FIQ 模式具有更多的私有寄存器。 c) 中斷掛起寄存器 中斷掛起寄存器（ INTPND）用于指示對應(yīng)的中斷是否被激活。 INTPND 寄存器中的 26 個位 對應(yīng)著每一個中斷源。當某個中斷產(chǎn)生時， INTPND 中的相應(yīng)為就會置 1，說明該中斷還未被處理。在中斷服務(wù)程序中，當處理結(jié)束后必須及時清除該 pending 位，從而使系統(tǒng)能夠及時再次 響應(yīng) 該類型的中斷。當中斷掛起位被設(shè)置時，只要相應(yīng)