1.硬件知识 URAT硬件介绍
1.1.串口的硬件介绍
UART的全称是Universal Asynchronous Receiver and Transmitter,即异步发送和接收。
串口在嵌入式中用途非常的广泛,主要的用途有: 打印调试信息; 外接各种模块:GPS、蓝牙; 串口因为结构简单、稳定可靠,广受欢迎。
通过三根线即可,发送、接收、地线。
通过TxD->RxD把ARM开发板要发送的信息发送给PC机。
通过RxD->TxD线把PC机要发送的信息发送给ARM开发板。
最下面的地线统一参考地。
1.2.串口的参数
波特率:一般选波特率都会有9600,19200,115200等选项。其实意思就是每秒传输这么多个比特位数(bit)。
起始位:先发出一个逻辑”0”的信号,表示传输数据的开始。
数据位:可以是5~8位逻辑”0”或”1”。如ASCII码(7位),扩展BCD码(8位)。小端传输。
校验位:数据位加上这一位后,使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验),以此来校验数据传送的正确性。
停止位:它是一个字符数据的结束标志。
怎么发送一字节数据,比如‘A‘?
‘A’的ASCII值是0x41,二进制就是01000001,怎样把这8位数据发送给PC机呢?
双方约定好波特率(每一位占据的时间);
规定传输协议:
原来是高电平,ARM拉低电平,保持1bit时间;
PC在低电平开始处计时;
ARM根据数据依次驱动TxD的电平,同时PC依次读取RxD引脚电平,获得数据;
前面图中提及到了逻辑电平,也就是说代表信号1的引脚电平是人为规定的。
如图是TTL/CMOS逻辑电平下,传输‘A’时的波形:
在xV至5V之间,就认为是逻辑1,在0V至yV之间就为逻辑0。
如图是RS-232逻辑电平下,传输‘A’时的波形:
在-12V至-3V之间,就认为是逻辑1,在+3V至+12V之间就为逻辑0。
RS-232的电平比TTL/CMOS高,能传输更远的距离,在工业上用得比较多。
市面上大多数ARM芯片都不止一个串口,一般使用串口0来调试,其它串口来外接模块。
1.3.串口电平
ARM芯片上得串口都是TTL电平的,通过板子上或者外接的电平转换芯片,转成RS232接口,连接到电脑的RS232串口上,实现两者的数据传输。
现在的电脑越来越少有RS232串口的接口,当USB是几乎都有的。因此使用USB串口芯片将ARM芯片上的TTL电平转换成USB串口协议,即可通过USB与电脑数据传输。
上面的两种方式,对ARM芯片的编程操作都是一样的。
1.4 串口内部结构
ARM芯片是如何发送/接收数据? 如图所示串口结构图:
要发送数据时,CPU控制内存要发送的数据通过FIFO传给UART单位,UART里面的移位器,依次将数据发送出去,在发送完成后产生中断提醒CPU传输完成。
接收数据时,获取接收引脚的电平,逐位放进接收移位器,再放入FIFO,写入内存。在接收完成后产生中断提醒CPU传输完成。
波特率115200: 就是1s传输115200,1bit花费1/115200s
,传输一次(假设10bit),就是1/11520。就是说明1s传输11520byte。
2. IMX6ULL UART操作
2.1. 串口编程步骤
2.1.1. 看原理图确定引脚
有很多串口,使用哪一个?看原理图确定
2.1.2. 配置引脚为UART功能
至少用到发送、接收引脚:txd、rxd
需要把这些引脚配置为UART功能,并使能UART模块
2.1.3. 设置串口参数
有哪些参数?
波特率
数据位
校验位
停止位
示例: 比如15200,8n1表示波特率为115200,8个数据为,没有校验位,1个停止位
2.1.4. 根据状态寄存器读写数据
肯定有一个数据寄存器,程序把数据写入,即刻通过串口向外发送数据
肯定有一个数据寄存器,程序读取这个寄存器,就可以获得先前接收到的数据
很多有状态寄存器 * 判断数据是否发送出去?是否发送成功? * 判断是否接收到了数据?
2.2. IMX6ULL串口框架
参考手册IMX6ULLRM.pdf中《CChapter 55: Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART)》
各类芯片的UART框图都是类似的,当设置好UART后,程序读写数据寄存器就可以接收、发送数据了。
2.3. 具体操作
2.3.1 看原理图确定引脚
100ASM IMX6ULL的UART1接到一个USB串口芯片,然后就可以通过USB线连接电脑了
原理图如下
上图中的USART1_RX、USART1_TX,接到了PA9、PA10
2.3.2 使能UART
2.3.2.1 设置UART的总时钟
参考IMX6ULL芯片手册《Chapter 18: Clock Controller Module (CCM)》,
根据IMX6ULL的时钟树,设置CSCDR1寄存器就可以给UART提供总时钟,如下图:
下图是CSCDR1(CCM Serial Clock Divider Register 1)的位说明,对于UART,我们选择时钟源位80M:
2.3.2.2 给UART模块提供时钟
2.3.2.3 使能UART模块
虽然给UART提供了时钟,但是UART本身并未使能,需要设置以下寄存器:
2.3.2.4 配置引脚功能
配置UART1_TX引脚 在芯片手册中搜索UART1_TX,可以找到下图所示寄存器:
配置UART1_RX引脚 在芯片手册中搜索UART1_RX,可以找到下图所示寄存器: