Linux中裸機(jī)串口通信的基本方法

大家好，我是ST。

今天主要和大家聊一聊，如何使用串口進(jìn)行通信的方法。

第一：串口的基本簡(jiǎn)介

串口又叫做串行接口，通常叫做COM接口，串行接口指的是數(shù)據(jù)一個(gè)一個(gè)的順序傳輸，通信線路簡(jiǎn)單。使用兩條線即可實(shí)現(xiàn)雙向通信，一條用于發(fā)送，一條用于接收。

UART作為串口的一種，其工作原理也是將數(shù)據(jù)一位一位的進(jìn)行傳輸，發(fā)送和接收各用一條線，因此通過(guò) UART 接口與外界相連最少只需要三條線：TXD(發(fā)送)、RXD(接收)和 GND(地線)。

各個(gè)為含義如下：

空閑位：數(shù)據(jù)線在空閑狀態(tài)的時(shí)候?yàn)檫壿嫛?”狀態(tài)，也就是高電平，表示沒有數(shù)據(jù)線空閑，沒有數(shù)據(jù)傳輸。

起始位：當(dāng)要傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候先傳輸一個(gè)邏輯“0”，也就是將數(shù)據(jù)線拉低，表示開始數(shù)據(jù)傳輸。

數(shù)據(jù)位：數(shù)據(jù)位就是實(shí)際要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)位數(shù)可選擇 5~8 位，我們一般都是按照字節(jié)傳輸數(shù)據(jù)的，一個(gè)字節(jié) 8 位，因此數(shù)據(jù)位通常是 8 位的。低位在前，先傳輸，高位最后傳輸。

奇偶校驗(yàn)位：這是對(duì)數(shù)據(jù)中“1”的位數(shù)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)用的，可以不使用奇偶校驗(yàn)功能。停止位：數(shù)據(jù)傳輸完成標(biāo)志位，停止位的位數(shù)可以選擇 1 位、1.5 位或 2 位高電平，一般都選擇 1 位停止位。

波特率：波特率就是 UART 數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，也就是每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，一般選擇 9600、19200、115200 等。

第二：UART的特點(diǎn)

①、兼容 TIA/EIA-232F 標(biāo)準(zhǔn)，速度最高可到 5Mbit/S。

②、支持串行 IR 接口，兼容 IrDA，最高可到 115.2Kbit/s。

③、支持 9 位或者多節(jié)點(diǎn)模式(RS-485)。

④、1 或 2 位停止位。

⑤、可編程的奇偶校驗(yàn)(奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn))。

⑥、自動(dòng)波特率檢測(cè)(最高支持 115.2Kbit/S)。

接下來(lái)看一下UART幾個(gè)重要的寄存器，第一個(gè)就是 UART 的控制寄存器 1，即UARTx_UCR1(x=1~8)。

第二個(gè)寄存器UARTx_UFCR、UARTx_UBIR和UARTx_UBMR,寄存器UARTx_UFCR中要用的是位RFDIV（bit9:7）,用來(lái)設(shè)置參考

通過(guò)這三個(gè)寄存器可以設(shè)置UART的波特率，波特率的計(jì)算公式為：

? ?

Ref Freq：經(jīng)過(guò)分頻以后進(jìn)入 UART 的最終時(shí)鐘頻率。

UBMR：寄存器 UARTx_UBMR 中的值。

UBIR：寄存器 UARTx_UBIR 中的值。

通過(guò) UARTx_UFCR 的 RFDIV 位、UARTx_UBMR 和 UARTx_UBIR 這三者的配合即可得

到我們想要的波特率。比如現(xiàn)在要設(shè)置 UART 波特率為 115200，那么可以設(shè)置 RFDIV 為

5(0b101)，也就是 1 分頻，因此 Ref Freq=80MHz。設(shè)置 UBIR=71，UBMR=3124，根據(jù)上面的

公式可以得到：

第三：UART的配置步驟

1、設(shè)置 UART1 的時(shí)鐘源

設(shè)置 UART 的時(shí)鐘源為 pll3_80m，設(shè)置寄存器 CCM_CSCDR1 的 UART_CLK_SEL 位為 0

即可。

2、初始化 UART1

初始化 UART1 所使用 IO，設(shè)置 UART1 的寄存器 UART1_UCR1~UART1_UCR3，設(shè)置內(nèi)

容包括波特率，奇偶校驗(yàn)、停止位、數(shù)據(jù)位等等。

4、使能 UART1

UART1 初始化完成以后就可以使能 UART1 了，設(shè)置寄存器 UART1_UCR1 的位 UARTEN

為 1。

5、編寫 UART1 數(shù)據(jù)收發(fā)函數(shù)

編寫兩個(gè)函數(shù)用于 UART1 的數(shù)據(jù)收發(fā)操作。

第四：代碼基本實(shí)現(xiàn)

先實(shí)現(xiàn)串口的頭文件的基寫法：

#ifndef _BSP_UART_H
#define_BSP_UART_H


//函數(shù)聲明
void uart_init(void);
void uart_to_init(void);
void uart_disable(UART_Type *base);
voiduart_enable((UART_Type*base);
#endif

函數(shù)聲明中，繼續(xù)編寫對(duì)應(yīng)的源文件內(nèi)容：

#include "uart.h"


//初始化串口1，波特率為115200
void uart_init(void)
{
//初始化串口IO
uart_io_init();

/*2、初始化UART1*/
uart_disable(UART1);/*先關(guān)閉UART1*/
uart_softreset(UART1);/*軟件復(fù)位UART1*/

UART1->UCR1=0;/*先清除UCR1寄存器*/
UART1->UCR1&=~(1<<14);?/*?關(guān)閉自動(dòng)波特率檢測(cè)?*/
/*
?*?設(shè)置?UART?的?UCR2?寄存器，設(shè)置字長(zhǎng)，停止位，校驗(yàn)?zāi)Ｊ?，關(guān)閉硬件流控
?*?bit14:?1?忽略?RTS?引腳
?*?bit8:?0?關(guān)閉奇偶校驗(yàn)
?*?bit6:?0?1?位停止位
?*?bit5:?1?8?位數(shù)據(jù)位
?*?bit2:?1?打開發(fā)送
?*?bit1:?1?打開接收
?*/
?UART1->UCR2|=(1<<14)?|?(1<<5)?|?(1<<2)?|?(1<<1);
?UART1->UCR3|=1<<2;?/*?UCR3?的?bit2?必須為?1?*/
?
?/*
?*?設(shè)置波特率
?*?波特率計(jì)算公式:Baud?Rate?=?Ref?Freq?/?(16?*?(UBMR?+?1)/(UBIR+1))?
?*?如果要設(shè)置波特率為?115200，那么可以使用如下參數(shù):
?*?Ref?Freq?=?80M?也就是寄存器?UFCR?的?bit9:7=101,?表示?1?分頻
?*?UBMR?=?3124
?*?UBIR?=?71
?*?因此波特率=?80000000/(16?*?(3124+1)/(71+1))
?*?=?80000000/(16?*?3125/72)?
?*?=?(80000000*72)?/?(16*3125)?
?*?=?115200
?*/
?UART1->UFCR=5<<7;?/*?ref?freq?等于?ipg_clk/1=80Mhz?*/
?UART1->UBIR=71;
UART1->UBMR=3124;

#if0
uart_setbaudrate(UART1,115200,80000000);/*設(shè)置波特率*/
#endif
uart_enable(UART1);/*使能串口*/
}

總結(jié)：實(shí)現(xiàn)串口的基本功能，對(duì)后面利用串口來(lái)調(diào)試程序，具有重要的實(shí)踐意義。

審核編輯：湯梓紅