嵌入式Linux裸机开发（七）——UART串口通信
一、UART串口通信简介
通用异步收发器简称UART,即UNIVERSAL ASYNCHRONOUS RECEIVER AND TRANSMITTER， 它用来传输串行数据。发送数据时， CPU 将并行数据写入UART，UAR按照一定的格式在一根电线上串 行发出；接收数据时， UART检测另一根电线的信号，将串行收集在缓冲区中， CPU 即可读取 UART 获得这些数据。 在 S5PV210中， UART提供了 4 对独立的异步串口I/O端口，有4个独立的通道，每个通道可以工作于DMA模式或者中断模式。其中，通道0有 256byte 的的发送FIFO和 256byte 的接收FIFO，通道1有64byte 的的发送FIFO和64byte的接收FIFO，而通道 2和3只有16byte 的的发送FIFO。
UART使用标准的TTL/CMCOS 逻辑电平来表示数据，为了增强数据抗干扰能力和提高传输长度，通常将TTL/CMOS逻辑电平转换为 RS-232 逻辑电平。
二、S5PV210串口通信接口
1、S5PV210 UART接口
S5PV210的UART结构图如下：
UART串口控制器包含发送器和接收器两部分，发送器负责SoC向外部发送信息，接收器负责从外部接收信息到SoC。发送器由发送缓冲区和发送移位器构成，将发送信息进行ascii编码，将一帧数据写到发送缓冲区，发送移位器将会自动从发送缓冲区中取出一帧数据，自动移位，发送到TX。接收器由接收缓冲区和接收移位器构成，有信息需要接收时，接收移位器将收到的二进制数保存到接收缓冲区，收到一帧数据后发送一个中断给CPU，通知CPU读取接收缓冲区的数据。串口控制器的波特率发生器用于产生串口发送、接收的时钟频率，源时钟是APB总线时钟。
2、电路原理图查阅
查阅smart210底板电路原理图UART部分：
S5PV210本身总共有4个串口，UART0和UART3已经经过RS232电平转换，分别对应于COM0和COM3，通过附带的交叉串口线和PC互相通讯。
3、查阅核心板电路图
查阅核心板电路原理图UART相关部分，查找UART对应的GPIO引脚
UART COM0接口对应的GPIO引脚为GPA0
4、相关寄存器
GPA0CON（0xE0200000）：GPIO引脚控制寄存器 设置为0x22，打开COM0收发
ULCON0（0xE290_0000）：奇偶校验位、数据位、停止位
UCON0（0xE290_0004）：时钟源选择，模式选择
UFCON0（0xE2900008）：FIFO模式
UMCON0（0xE290000C）：流控制
UTXH0（0xE2900020）：发送寄存器
URXH0（0xE2900024）：接收寄存器
UBRDIV0（0xE2900028）：波特率设置
UDIVSLOT0（0xE290002C）：波特率设置
波特率设置：
DIV_VAL = (PCLK / (bps x 16)) 1
或
DIV_VAL = (SCLK_UART / (bps x 16)) 1
UBRDIV0的值取DIV_VAL整数部分
UDIVSLOT0的值通过DIV_VAL的小数部分乘以16得到的整数部分，通过查表得到：
三、UART串口通信代码实践
uart.c:
#define GPA0CON ( *((volatile unsigned long *)0xE0200000) )
#define ULCON0 ( *((volatile unsigned long *)0xE2900000)
#define UCON0 ( *((volatile unsigned long *)0xE2900004) )
#define UFCON0 ( *((volatile unsigned long *)0xE2900008) )
#define UMCON0 ( *((volatile unsigned long *)0xE290000C) )
#define UTRSTAT0 ( *((volatile unsigned long *)0xE2900010) )
#define UERSTAT0 ( *((volatile unsigned long *)0xE2900014) )
#define UFSTAT0 ( *((volatile unsigned long *)0xE2900018) )
#define UMSTAT0 ( *((volatile unsigned long *)0xE290001C) )
#define UTXH0 ( *((volatile unsigned long *)0xE2900020) )
#define URXH0 ( *((volatile unsigned long *)0xE2900024) )
#define UBRDIV0 ( *((volatile unsigned long *)0xE2900028) )
#define UDIVSLOT0 ( *((volatile unsigned long *)0xE290002C) )
#define UINTP0 ( *((volatile unsigned long *)0xE2900030) )
#define UINTSP0 ( *((volatile unsigned long *)0xE2900034) )
#define UINTM0 ( *((volatile unsigned long *)0xE2900038) )
#define UART_UBRDIV_VAL 35
#define UART_UDIVSLOT_VAL 0x1
void uart_init(void);
void uart_putc(char c);
char uart_getc(void);
void uart_sendc();
void uart_init(void)
{
// 1 配置引脚用于RX/TX功能的GPIO寄存器
GPA0CON = 0x22;
// 2 设置数据格式等
// 数据位:8, 无校验, 停止位: 1
ULCON0 = 0x3;
// 时钟：PCLK，禁止中断，轮询UART发送、接收
UCON0 = 0x5;
// 禁止fifo
UFCON0 = 0x0;
// 无流控
UMCON0 = 0x0;
// 3 设置波特率115200
UBRDIV0 = UART_UBRDIV_VAL;
UDIVSLOT0 = UART_UDIVSLOT_VAL;
}
// 接收一个字符
char uart_getc(void)
{
// 如果URXH0空，等待
while (!(UTRSTAT0 & (1<<0)));
// 取数据
return URXH0;
}
// 发送一个字符
void uart_putc(char c)
{
// 如果UTXH0满，等待
while (!(UTRSTAT0 & (1<<1)));
// 写数据
UTXH0 = c;
}
void uart_sendc(void)
{
uart_init();
while(1)
{
uart_putc(‘a‘);
}
}
四、printf移植
将printf函数与串口COM0绑定，输出到COM0。printf函数内部调用vsprintf实现对字符串格式化，调用putc函数操作硬件设备从串口输出。
移植流程：
1、修改工程Makefile
头文件需要添加下面的内容
OBJS += lib/lib.a//增加目标文件
CPPFLAGS += -nostdlib -nostdinc//不使用标准库，不包含标准库头文件目录
CFLAGS += -Wall -O2 -fno-builtin -I$(CURDIR)/include//包含当前inlcude
export CROSS_COMPILER CC CPPFLAGS CFLAGS LDFLAGS//导出变量
lib/lib.a:
make -C ./lib//编译lib目录
2、在使用printf的文件uart.c中添加头文件#include “stdio.h”
3、编写putc、getc函数
printf内部通过调用putc函数实现输出到标准输出，因此需要编写同名的putc函数，重定向到串口COM0输出。
// 发送一个字符
void putc(unsigned char c)
{
// 如果UTXH0满，等待
while (!(UTRSTAT0 & (1<<1)));
// 写数据
UTXH0 = c;
}
// 接收一个字符
unsigned char getc(void)
{
// 如果URXH0空，等待
while (!(UTRSTAT0 & (1<<0)));
// 取数据
return URXH0;
}
4、初始化串口COM0
void uart_init(void)
{
// 1 配置引脚用于RX/TX功能的GPIO寄存器
GPA0CON = 0x22;
// 2 设置数据格式等
// 数据位:8, 无校验, 停止位: 1
ULCON0 = 0x3;
// 时钟：PCLK，禁止中断，轮询UART发送、接收
UCON0 = 0x5;
// 禁止fifo
UFCON0 = 0x0;
// 无流控
UMCON0 = 0x0;
// 3 设置波特率
UBRDIV0 = UART_UBRDIV_VAL;
UDIVSLOT0 = UART_UDIVSLOT_VAL;
}
5、编写测试函数
void uart_printf(void)
{
char *str = "hello world";
int a = 0;
int b = 0;
int year = 2016;
int month = 5;
int day = 2;
uart_init();
printf("%s\n",str);
printf("Today is %d-%d-%d\n",year,month,day);
while (1)
{
printf("please enter two number: \n");
scanf("%d %d", &a, &b);
printf("\n");
printf("the sum is: %d\n", a+b);
}
}
6、start.S
.global _start
_start:
bl uart_printf
.end
BL0（iROM）阶段已经关闭了看门狗、打开了icache、设置好了SVC栈、系统时钟等
工程源代码请查看附件