风暴歌者的爆鸣冲击cd:青风和大家一起学Stellaris系列ARM——六.串口通信。

青风和大家一起学Stellaris系列ARM——六.串口通信。

一：基础知识：

学过51的同学都会知道串口通信。串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。

串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总长不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配： 　　a，波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个bit。当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。通常电话线的波特率为14400，28800和36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB设备的通信。 波特率除数（baud-rate divisor）是一个22位数，它由16位整数和6位小数组成。波特率发生器使用这两个值组成的数字来决定位周期。通过带有小数波特率的除法器，在足够高的系统时钟速率下，UART可以产生所有标准的波特率，而误差很小。 波特率除数公式： BRD ＝ BRDI.BRDF ＝ SystemClock／(16×BaudRate) 其中： BRD是22位的波特率除数，由16位整数和6位小数组成 BRDI是BRD的整数部分 BRDF是BRD的小数部分 SystemClock是系统时钟（UART模块的时钟直接来自SystemClock） BaudRate是波特率（9600，38400，115200等） 　　b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）。扩展的ASCII码是0～255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准 ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。 　　c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。 　　d，奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位为1，这样就有3个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接收设备能够知道一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。

 

 

发送逻辑对从发送FIFO读取的数据执行“并→串”转换。控制逻辑输出起始位在先的串行位流，并且根据控制寄存器中已编程的配置，会面紧跟着数据位（注意：最低位LSB先输出）、奇偶校验位和停止位。在检测到一个有效的起始脉冲后，接收逻辑对接收到的位流执行“串→并”转换。此外还会对溢出错误、奇偶校验错误、帧错误和线中止（line-break）错误进行检测，并将检测到的状态附加到被写入接收FIFO的数据中。 发送时，数据被写入发送FIFO。如果UART被使能，则会按照预先设置好的参数（波特率、数据位、停止位、校验位等）开始发送数据，一直到发送FIFO中没有数据。一旦向发送FIFO写数据（如果FIFO未空），UART的忙标志位BUSY就有效，并且在发送数据期间一直保持有效。BUSY位仅在发送FIFO为空，且已从移位寄存器发送最后一个字符，包括停止位时才变无效。即UART不再使能，它也可以指示忙状态。在UART接收器空闲时，如果数据输入变成“低电平”，即接收到了起始位，则接收计数器开始运行，并且数据在Baud16的第8个周期被采样。如果Rx在Baud16的第8周期仍然为低电平，则起始位有效，否则会被认为是错误的起始位并将其忽略。 如果起始位有效，则根据数据字符被编程的长度，在Baud16的每第16个周期对连续的数据位（即一个位周期之后）进行采样。如果奇偶校验模式使能，则还会检测奇偶校验位。 最后，如果Rx为高电平，则有效的停止位被确认，否则发生帧错误。当接收到一个完整的字符时，将数据存放在接收FIFO中。FIFO是“First-In First-Out”的缩写，意为“先进先出”，是一种常见的队列操作。 Stellaris系列ARM的UART模块包含有2个16字节的FIFO：一个用于发送，另一个用于接收。可以将两个FIFO分别配置为以不同深度触发中断。可供选择的配置包括：1/8、1/4、1/2、3/4和7/8深度。例如，如果接收FIFO选择1/4，则在UART接收到4个数据时产生接收中断。