ARM裸機學習筆記（六）串列埠通訊

同步通訊

收發雙方按照同一時鐘節拍工作，（一般需要傳送方給接收方傳送資訊同時傳送時鐘訊號）

非同步通訊

傳送方和接收方沒有統一的時鐘節拍、而各自按照自己的節拍工作就叫非同步

電平訊號

電平訊號的傳輸線中有乙個參考電平線（一般是gnd），然後訊號線上的訊號值是由訊號線電平和參考電平線的電壓差決定。

差分訊號

差分訊號的傳輸線中沒有參考電平，所有都是訊號線。然後1和0的表達靠訊號線之間的電壓差。

並行介面

並行介面是指資料的各位同時進行傳送，其特點是傳輸速度快，但當傳輸距離較遠、位數又多時，導致了通訊線路複雜且成本提高

序列介面

序列介面是指資料一位位地順序傳送，其特點是通訊線路簡單，只要一對傳輸線就可以實現雙向通訊

fifo模式及其作用

(1)典型的串列埠設計，傳送/接收緩衝區只有1位元組，每次傳送/接收只能處理1幀資料。這樣在微控制器中沒什麼問題，但是到複雜soc中（一般有作業系統的）就會有問題，會導致效率低下，因為cpu需要不斷切換上下文。 (2)解決方案就是想辦法擴充套件串列埠控制器的傳送/接收緩衝區，譬如將傳送/接收緩衝器設定為64位元組，cpu一次過來直接給傳送緩衝區64位元組的待傳送資料，然後transmitter慢慢發，發完再找cpu再要64位元組。但是串列埠控制器本來的傳送/接收緩衝區是固定的1位元組長度的，所以做了個變相的擴充套件，就是fifo。 (3)fifo就是first in first out，先進先出。fifo其實是一種資料結構，這裡這個大的緩衝區叫fifo是因為這個緩衝區的工作方式類似於fifo這種資料結構。

dma模式及其作用

(1)dma direct memory access，直接記憶體訪問。dma本來是dsp中的一種技術，dma技術的核心就是在交換資料時不需要cpu參與，模組可以自己完成。 (2)dma模式要解決的問題和上面fifo模式是同乙個問題，就是串列埠傳送/接收要頻繁的折騰cpu造成cpu反覆切換上下文導致系統效率低下。 (3)傳統的串列埠工作方式（無fifo無dma）效率是最低的，適合低端微控制器；高階微控制器上cpu事物繁忙所以都需要串列埠能夠自己完成大量資料傳送/接收。這時候就需要fifo或者dma模式。fifo模式是一種輕量級的解決方案，dma模式適合大量資料迸發式的傳送/接收時。

irda模式及其用法

(1)irda其實就是紅外，紅外就是紅外線通訊（電視機、空調遙控器就是紅外通訊的）。 (2)紅外通訊的原理是傳送方固定間隔時間向接收方傳送紅外訊號（表示1或0）或者不傳送紅外訊號（表示0或者1），接收方每隔固定時間去判斷有無紅外線訊號來接收1和0. (3)分析可知，紅外通訊和串列埠通訊非常像，都是每隔固定時間傳送1或者0（判斷1或0的物理方式不同）給接收方來通訊。因此210就利用串列埠通訊來實現了紅外傳送和接收。 (4)210的某個串列埠支援irda模式，開啟紅外模式後，我們只需要向串列埠寫資料，這些資料就會以紅外光的方式向外發射出去（當然是需要一些外部硬體支援的），然後接收方接收這些紅外資料即可解碼得到我們的傳送資訊。

初始化串列埠的tx和rx引腳所對應的gpio（查原理圖可知rx和rx分別對應gpa0_1和gpa0_0）

初始化這幾個關鍵暫存器ucon0 ulcon0 umcon0 ufcon0 ubrdiv0 udivslot0

ucon0

0x03（0校驗位、8資料位、1停止位）

ulcon0

0x05（傳送和接收都是polling mode）

umcon0

0x00（禁止modem、afc）

ufcon0

0x00（禁止fifo）

ubrdiv0

波特率計算相關，需要根據情況計算

udivslot0

波特率計算相關，需要根據情況計算

波特率的計算和設定

(2)第二步，ubrdiv0暫存器中寫入div_val的整數部分

(3)第三步，用小數部分*16得到1個個數，查表得ubdivslot0暫存器的設定值

/*
* 檔名：uart.c
* 描述：配置串列埠0
*/#define gpa0con 0xe0200000
#define ucon0 0xe2900004
#define ulcon0 0xe2900000
#define umcon0 0xe290000c
#define ufcon0 0xe2900008
#define ubrdiv0 0xe2900028
#define udivslot0 0xe290002c
#define utrstat0 0xe2900010
#define utxh0 0xe2900020 
#define urxh0 0xe2900024 
#define rgpa0con (*(volatile unsigned int *)gpa0con)
#define rucon0 (*(volatile unsigned int *)ucon0)
#define rulcon0 (*(volatile unsigned int *)ulcon0)
#define rumcon0 (*(volatile unsigned int *)umcon0)
#define rufcon0 (*(volatile unsigned int *)ufcon0)
#define rubrdiv0 (*(volatile unsigned int *)ubrdiv0)
#define rudivslot0 (*(volatile unsigned int *)udivslot0)
#define rutrstat0 (*(volatile unsigned int *)utrstat0)
#define rutxh0 (*(volatile unsigned int *)utxh0)
#define rurxh0 (*(volatile unsigned int *)urxh0)
// 串列埠初始化程式
void
uart_init
(void
)// 串列埠傳送程式，傳送乙個位元組
void
putc
(char c)
// 串列埠接收程式，輪詢方式，接收乙個位元組
char
getc
(void
)

printf函式的工作原理

(1)printf函式工作時內部實際呼叫了2個關鍵函式：

移植printf函式的三種思路

我們課程中使用第三種方法，別人移植好的printf函式來自於友善之臂的tiny210的裸機教程中提供的。

gcc可變引數及va_arg介紹

vsprintf函式

#
#檔名：makefile
#描述：移植uart stdio時 makefile 做了一些修改
#cc = arm-linux-gcc
ld = arm-linux-ld
objcopy = arm-linux-objcopy
objdump = arm-linux-objdump
ar = arm-linux-ar
incdir := $(shell pwd)
# c預處理器的flag，flag就是編譯器可選的選項
cppflags := -nostdlib -nostdinc -i$(incdir)/include
# c編譯器的flag
cflags := -wall -o2 -fno-builtin 
# -wall是所有的警告資訊都要提示，這樣編譯出來的程式很健壯；
# -o2表示編譯時使用2級優化
#匯出這些變數到全域性，其實就是給子資料夾下面的makefile使用
export cc ld objcopy objdump ar cppflags cflags
objs := start.o sdram_init.o led.o uart.o main.o
#objs += clock.o
objs += lib/libc.a # 新增lib資料夾下的makefile依賴
uart.bin: $(objs)
$(ld) -tlink.lds -o uart.elf $^
$(objcopy) -o binary uart.elf uart.bin
$(objdump) -d uart.elf > uart_elf.dis
gcc mkv210_image.c -o mkx210
./mkx210 uart.bin 210.bin
# 呼叫子makefile
lib/libc.a:
cd lib; make; cd ..
%.o : %.s
$(cc) $(cppflags) $(cflags) -o $@ $< -c
%.o : %.c
$(cc) $(cppflags) $(cflags) -o $@ $< -c
clean:
rm *.o *.elf *.bin *.dis mkx210 -f
# 進入子makefile清除子makefile 執行 makeclean
cd lib; make clean; cd ..

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