1-14 串口在S3C2440上的原理、配置与驱动实现

(本节笔记的具体实验代码，在这里：https://github.com/elvinsys/arm_tq2440/tree/master/1_uboot/1-14.serial）

一、基本概念

1. 作用：作为数据传输的途径，或者作为控制台来提供用户对设备的控制方式

2. 通讯格式的几个概念

2.1 波特率：每秒传输bit的个数，常用的波特率有38400/115200

2.2 常用的参数：

起始位：当线路空闲时，电平为高，一旦检测到一个下降沿，则视为一个起始位

数据位：一帧中实际有效的数据的位数

校验位：用于检测数据传输的正确性

停止位：表示这帧数据的结束

3. 引脚：

RS232——9针引脚串口

2 ： RXD ：接收脚

3 ： TXD ：发送脚

5 ： GND ：接地脚

二、串口驱动程序设计

1. 串口初始化—— void uart_init()

（先touch uart.c，把uart.o加入到Makefile中）

查看底板原理图和核心板原理图可得知：

TXD0 : TXD0 / GPH2

RXD0: RXD0 / GPH3

1.1 配置引脚功能：GPHCON 0x5600 0070

GPH2 [5：4] 10 ： TXD[0]

GPH3 [7：6] 10 ： RXD[0]

1.2 设置串口数据格式：ULCON0 0x5000 0000

Word Length	[1：0]	11	设定为8bit
Number of stop	[2]	0	one stop bit 1位停止位
Parity Mode	[5：3]	0XX	No Parity 无校验

1.3 设置串口工作模式：UCON0 0x5000 0004

（若在操作系统的支持下，可选择使用中断或DMA模式，但在bootloader中，一般采用轮询的工作模式）

Receive Mode	[3：2]	01	polling mode
Transmit Mode	[1：0]	01	polling mode

1.4 设置UART波特率（UART BAUD RATE DIVISOR REGISTER）

公式是：UBRDIVn = (int)(UART clock / (buad rate x 16) -1)

UBRDIV0 R/W 0x5000 0028

UART clock = PCLK = 50MHZ

（#define PCLK 500 0000）

（#define BAUD 115200）

UBRDIV0 = (int)(PCLK / (BAUD X 16)-1);

2. 发送数据——void putc (unsigned char ch)

2.1 检查UTRSTAT0 R 0x5000 0010

Transmitter empty	[2]	0	Not empty 等待
同上	同上	1	empty 发送

2.2 发送到UTXH0 W 0x5000 0020 （UART TRANSMIT BUFFER REGISTER）

UTXH0 = ch;

3. 接收数据——unsigned char getc(void)

3.1 检查UTRSTAT0 R 0x5000 0010

Receive buffer data ready	[0]	0	Empty 等待
		1	has data 接收

3.2 从URXH0 R 0x5000 0024 （UART RECEIVE BUFF REGISTER）

return URXH0;

4. 把uart_init()加入到main.c中，并加入如下代码进行测试：

/* 加入回车换行符的ASCII码 */

putc(0x0d);

putc(0x0a);
/* 加入输出一个大写字母“H” */

putc('H');

5. 添加控制台回显功能

5.1 在main.c中删除以上三行测试代码，在while(1)中加入getc()，让程序不断检测自PC断输入的字符。

5.2 修改usrt.c中的接受收据的函数，代码如下：

unsigned char getc(void)
{
unsigned char ret;
while(!(UTRSTAT0 & (1<<0)));
ret = URXH0;
if((ret == 0x0d) || (ret == 0x0a))
{
putc(0x0d);
putc(0x0a);
}
else
{
putc(ret);
}
return ret;
}

6. 发送一个字符串的函数，在uart.c中加入如下代码：

void uart_send_string(char * str)

{

while(*str)

{

putc(&str++);

}

putc(0x0d);

putc(0x0a);

}

7. 整个uart.c的实验代码如下：

#define ULCON0 (*(volatile unsigned char *)0x50000000)
#define UCON0 (*(volatile unsigned char *)0x50000004)
#define UTRSTAT0 (*(volatile unsigned char *)0x50000010)
#define UTXH0 (*(volatile unsigned char *)0x50000020)
#define URXH0 (*(volatile unsigned char *)0x50000024)
#define UBRDIV0 (*(volatile unsigned long *)0x50000028)
#define GPHCON (*(volatile unsigned long *)0x56000070)

#define PCLK 50000000
#define BUAD 115200

void uart_init(void) /* 初始化串口 */
{
//配置GPIO口，查表得TXD0=GPH2,RXD0=GPH3
GPHCON &= ~((0x3<<4)|(0x3<<6));
GPHCON |= ((0x2<<4)|(0x2<<6));

//配置ULCON0
ULCON0 = 0x03;

//配置UCON0
UCON0 = 0x09; /* 这里必须设置为0x09，也就是0b1001，否则后面DMA实验会出错 */

//设置波特率
UBRDIV0 = (int)(PCLK/(BUAD*16)-1);
}

void putc(unsigned char ch) /* 发送一个字符 */
{
while(!(UTRSTAT0 & (1<<2)));
UTXH0 = ch;
}

unsigned char getc(void) /* 回显功能 */
{
  unsigned char ret;
  while(!(UTRSTAT0 & (1<<0)));
  ret = URXH0;
  if((ret == 0x0d) || (ret == 0x0a))
  {
      putc(0x0d);
      putc(0x0a);
  }
  else
  {
      putc(ret);
  }
  return ret;
}

void uart_send_string(char * str) /* 发送一个字符串用作测试 */

{

while(*str)

{

putc(&str++);

}

putc(0x0d);

putc(0x0a);

}

三、建立S3C2440开发板基于串口的控制台

1. 大建控制台框架，在main.c中加入如下while(1)代码：

while(1)
{
printf("\n****************************************\n\r");
printf("\n*****************GBOOT******************\n\r");
printf("1:Download Linux Kernel from TFTP Server!\n\r");
printf("2:Boot Linux from RAM !\n\r");
printf("3:Boot Linux from Nand Flash !\n\r");
printf("\nPlease Select : ");

scanf("%d", &num);

switch (num)
{
case 1:
printf("selected 1 !\n\r");
break;
case 2:
printf("selected 2 !\n\r");
break;
case 3:
printf("selected 3 !\n\r");
break;
default:
printf("Error : This is a wrong slection !\n\r");
break;
}
}

2. printf / scanf 函数的移植和实现

2.1 touch printf.c ，并把printf.o丢到Makefile里

2.1.1 unsigned char outbuf[1024];

2.1.2 man 3 printf，函数原型为 int printf(const char * fmt, ...)，讲变参转化为字符串，

va_list args; /* 变参列表 */

va_start(args, fmt); /* 把原型中的fmt格式传递给变量列表 */

vsprint( (char *)outbuf, fmt, args ); /* 把变参转化字符串放进outbuf中 */

va_end();

2.1.3 打印字符串到串口

for ( i = 0; i < strlen( (char *) outbuf); i++)

{

putc(outbuf[i]);

}

return i;

2.2 然而，va_start, vsprintf, va_end 在gboot并木有定义，必须先从Lib中移植

2.2.1 修改顶层Makefile

OBJS := start.o main.o dev/dev.o lib/lib.o

2.2.2 编译后，出现错误，ctype.c 符号没定义，分析其原因为：ctype.h 没被预编译时包含，arm-linux-gcc路径应包含本地include文件夹，于是在顶层Makefile中添加如下代码：

CFLAGS := -I$(shell pwd)/include
export CFLAGS

编译后，报错，va_list'没声明，解决方法为，在printf.c中添加：#include “vsprintf.h”

编译后，报错，main.c中的“puts”没定义，原因为，出现了内联函数（inline funtion），解决办法未，修改顶层Makefile中的CFLAGS

CFLAGS := -fno-builtin -I$(shell pwd)/include
export CFLAGS

......

%.o : %.c
arm-linux-gcc $(CFLAGS) -c $^

2.3 移植scanf

2.3.1 unsigned char inbuf[1024];

2.3.2 man 3 scanf, 原型为：int scanf (const char * fmt, ....);

2.3.3 在printf.c中加入如下代码：

int scanf(const char *fmt, ...)
{
int i = 0;
unsigned char ch;
va_list args;
while(1)
{ /* 获取输入的字符串 */
ch = getc();
if((ch==0x0d) || (ch==0x0a))
{
putc('\n');
break;
}
else
{
inbuf[i++] = ch;
}
} /* 格式转换 */

va_start(args, fmt);
vsscanf((char *)inbuf, fmt, args); /* 此处和vsprintf不大一样 */
va_end();
return i;
}

3. 程序代码结构优化

3.1 建立dev文件夹，把button.c interrupt.c led.c mmu.c uart.c 等文件丢进去

3.2 在dev中，复制lib中的makefile进行修改

objs := mmu.o led.o button.o interrupt.o nandflash.o uart.o dma.o

3.3 xiugai dingceng Makefile

OBJS := start.o main.o dev/dev.o lib/lib.o

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