嵌入式实验报告ARM的串行口实验.docx
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嵌入式实验报告ARM的串行口实验
贵州大学实验报告
ARM的串行口实验
1.掌握ARM勺串行口工作原理
2.学习编程实现ARM勺UART通讯
3.掌握CPU利用串口通讯的方法
1.异步串行I/O
异步串行方式是将传输数据的每个字符一位接一位(例如先低位、后高位)地传送。
数据
首先要分割成位,再按位组
对线即可进行。
接收方对于同一根线上一连串的数字信号,成字符。
为了恢复发送的信息,双方必须协调工作。
在微型计算机中大量使用异步串行
I/O方式,双方使用各自的时钟信号,而且允许时钟频率有一定误差,因此实现较容
符间还可能有长度不定的空闲时间,因此效率较低。
图3-1给出异步串行通信中一个字符的传送格式。
开始前,线路处于空闲状态,送出连续“1”传送开始时首先发一个“0”作为起始位,然后出现在通信线上的是字符的二
1”的位数凑成
进制编码数据。
每个字符的数据位长可以约定为5位、6位、7位或8位,一般采用ASCII
编码。
后面是奇偶校验位,根据约定,用奇偶校验位将所传字符中为“奇数个或偶数个。
也可以约定不要奇偶校验,这样就取消奇偶校验位。
最后是表示停止
位的“1”信号,这个停止位可以约定持续1位、1.5位或2位的时间宽度。
至此一个
字符传送完毕,线路又进入空闲,持续为“1”。
经过一段随机的时间后,下一个字符开
始传送才又发出起始位。
每一个数据位的宽度等于传送波特率的倒数。
微机异步串行
通信中,常用的波特率为50,95,110,150,300,600,1200,2400,4800,9600等。
接收方按约定的格式接收数据,并进行检查,可以查出以下三种错误:
1)奇偶错:
在约定奇偶检查的情况下,接收到的字符奇偶状态和约定不符。
2)帧格式错:
一个字符从起始位到停止位的总位数不对。
3)溢出错:
若先接收的字符尚未被微机读取,后面的字符又传送过来,则产生溢出错。
每一种错误都会给出相应的出错信息,提示用户处理。
2.串行接口的物理层标准
通用的串行I/O接口有许多种,现仅就最常见的两种标准作简单介绍。
1)EIARS—232C
这是美国电子工业协会推荐的一种标准(ElectronicindustriesAssociation
Recoil-mendedStandard)。
它在一种25针接插件(DB—25)上定义了串行通信的有关信
号。
这个标准后来被世界各国所接受并使用到计算机的
I/O接口中。
⑴信号连线
在实际异步串行通信中,并不要求用全部的
15针接插件(DB—15)来引出其异步串行
(DB—9)来担当此任,因此这里也不打算就
RS-232C信号,许多PC/XT兼容机仅用
I/O信号,而PC中更是大量采用9针接插件
RS-232C的全部信号作详细解释。
图3-2
给出两台微机利用RS-232C接口通信的联线(无MODEM)我们按DB-25的引脚号标注
各个信号。
F面对图3-2中几个主要信号作简要说明。
保护地通信线两端所接设备的金属外壳通过此线相联。
当通信电缆使用屏蔽线时,
利用其外皮金属屏蔽网来实现。
由于各设备往往已通过电源线接通保护地,因此,
线中不必重复接此地线(图中用虚线表示)。
例如使用9针插头(DB—9)的异步串行
接口就没有引出保护地信号。
通信
TXD/RXD是一对数据线,TXD称发送数据输出,RXD称接收数据输入。
当两台微机以
全双工方式直接通信(无MODE方式)时,双方的这两根线应交叉联接(扭接)。
信号地所有的信号都要通过信号地线构成耦合回路。
通信线有以上三条
(TXDRXD和
信号地)就能工作了。
其余信号主要用于双方设备通信过程中的联络
(握手信号),而且
有些信号仅用于和MODE的联络。
若采取微型机对微型机直接通信,且双方可直接对异
步串行通信电路芯片编程,若设置成不要任何联络信号,
则其它线都可不接。
有时在通
信线的同一端将相关信号短接以“自握手”方式满足联络要求。
这就是如图
示的情况。
20
RTS/CTS请求发送值号RTS是发送器输出的准备好信号。
3-2(a)所
接收方准备好后送回清除发
送信号CTS后,发送数据开始进行,在同一端将这两个信号短接就意味着只要发送器准
备好即可发送。
DCD载波检测(又称接收线路信号检测)。
本意是MODE检测到线路中的载波信号后,
通知终端准备接收数据的信号,在没有接MODEM情况下,也可以和RTSCTS短接。
相对于MODEM而言,微型机和终端机一样被称为数据终端DTE(DataTerminal
Equipment)而MODE被称为数据通信装置DCE(DataCommunicationsEquipment),DTE
和DCE之间的连接不能像图3-2中有“扭接”现象,而应该是按接插件芯号,同名端对
应相接。
此处介绍的RS-232C的信号名称及信号流向都是对DTE而言的。
DTR/DSR数据终端准备好时发DTR信号,在收到数据通信装置装备好DSR信号后,方
可通信。
图3-2(a)中将这一对信号以“自握手”方式短接。
R1原意是在MODE接收到电话交换机有效的拨号时,使RI有效,通知数据终端准备
传送。
在无MODE时也可和DTR相接。
图3-2(b)给出了无MODE情况下,DTE对DTE异步串行通信线路的完整连接,
用于微型机和微型机之间的通信,还适用于微型机和异步串行外部设备
它不仅适
(如终端机、绘
图仪、数字化仪等)的连接。
⑵信号电平规定
RS-232C规定了双极性的信号逻辑电平:
-3V到-25V之间的电平表示逻辑“1”。
+3V到+25V之间的电平表示逻辑“0”。
因此这是一套负逻辑定义。
以上标准称为EIA电平。
PC/XT系列使用的信号电平是-12V和+12V,符合
但在计算机内部流动的信号都是TTL电平,因此这中间需要用电平转换电路。
MCI488或SN75150将TTL电平转换为EIA电平,MCI489或SN75154将EIA
TTL电平。
PC/XT系列以这种方式进行串行通信时,在波特率不高于
理论上通信线的长度限制纽为
2)20mA电流环
9600
15米。
EIA标准,
常用芯片
电平转换为
的情况下,
20mA电流环并没有形成一套完整的标准,主要是将数字信号的表示方法不使用电子的
高低,而改用20mA电流的有无:
“1”信号在环路中产生20mA电流;“0”信号无电流产
生。
当然也需要有电路来实现TTL电平和20mA电流之间的转换。
图3-3是PC/XT微机
中使用的一种20mA电流环接口。
当发送方SOUT=1时,便有20mA电流灌入接收方的光
耦合器,于是光耦合器导通,使SIN=1。
反之当发送方SOUT=0时环路电流为零,接
收方光耦合器截止,SIN=0。
显然,当要求双工方式通信时,双方都应各有收发电路,
通信联线至少要4根。
由于通信双方利用光耦合器实现电气上隔离,
回路方式,故有很强的抗干扰性,可以传送远至1千米的距离。
+5V
而且信号又是双端
^2-320rhA电流蚌搂II
“0”、“1”信号的表示方法不同外,其他方面(如字符的传输格式)常借用RS-232C标
准。
因此PC/XT微机中的异步串行信道接口往往将这两种标准做在一起,实际通过跨
接线从二者中择一使用。
ARM自带三个UART端口,每个UART通道都有16字节的FIFO(先入先出寄存器)用于
接受和发送。
用系统时钟最大波特率可达230.4K,如果用外部时钟(UCLK)UART可以以
更高的波特率运行。
S3C2410XUART包括可编程波特率,红外发送/接收,插入一个或两个停止位,5字节,
6字节,7字节,或8字节数据宽度和奇偶校验。
其特点是:
基于
包括
包括
DMA或者中断操作的RxDO,TxDO,RxD1,TxD1,RxD2TxD2。
IrDA1.0和16字节FIFO的UART通道0,1,2。
nRTSO,nCTSQnRTS1和nCTS1的UART通道。
支持握手方式的接收/发送
与UART有关的寄存器主要有以下几个:
(1)UART线控制寄存器包括ULCON0ULCON和ULCON2主要用来选择每帧数据位数、
停止位数,奇偶校验模式及是否使用红外模式,如表
3-1,3-2所示。
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