串行接口的工作原理和实现

串口的结构和工作原理

通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART。它将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片，UART通常被集成于其他通讯接口的连结上。
uART使用标准的CMOS逻辑电平(0~5v、0～3.3 V、0～2.5V或0～1.8V四种)来表示数据，高电平为1，低电平为0。为了增强数据的抗干扰能力，提高传输长度，通常将CMOS逻辑电平转换为RS-232逻辑电平(3～15v以o表示，-3～-15V以1表示)。
在这里插入图片描述
上图为串行接口的原理图，可以分为三部分分别为发送缓冲寄存器，波特率发生器，接受缓冲寄存器，发送缓冲寄存器从总线接受资源，通过波特发生器发送到接收缓存器中
一句话总结串口：异步全双通串行数据总线

串口寄存器的配置

我们通过查手册找到串口，和我们分析的一样，三条线一个AST，DSR,DGND
在这里插入图片描述
注：我们通过看原理图知道，他的两根线一个是接受数据的，一个是发送数据的，其中接地线是用来调节电平的，他的通信方式是通过是板子的串口线和笔记本的串口线，他中间通过一个电平转换芯片来进入这个
在这里插入图片描述
继续翻阅可以看见它通过排叉到核心板，这样就可以看见他连接到GPA0的引脚

传输实现

在这里插入图片描述
查看手册，对GPA0进行配置

#define GPA0CON *((volatile u32 *)(0x11400000))
#define UART0BASE 0x13800000
 //将GPA0-0  1引脚配置为串口0的发送和接收功能
    GPA0CON &= ~(0XFF<<0);
    GPA0CON |= 0x22;

对串口进行配置
在这里插入图片描述

//配置数据位8N1
    ULCON0 = 0x3 <<0;
    //配置串口数据收发方式为中断或者论寻
    UCON0 |= (0x1 << 2) | ( 0x1 << 0);
    //使用无FIFO模式
    UFCON0 = 0x0;
    //禁用modem流控
    UMCON0 = 0x0;
    //配置波特率为115200
    UBRDIV0 = 53;
    UFRACVAL0 = 4;

通过这个寄存器来进行数据的收发，0=缓冲区为空，1=缓冲器接收到数据，所以我们这样来实现

在这里插入图片描述

void uart0_putchar(char ch)
{
        while (!(UTRSTAT0 & (0x1 << 1)))
        {
                ;
        }
        UTXH0 = ch;
        
}
char uart0_getchar(void)
{
        char c;
        while (!(UTRSTAT0 & (0x1 << 0)))
        {
                ;
        }
        c = URXH0;

        return c;
        
}

int main(void)
{
  

    uart0_init();
    u8 c;
    while ((c = uart0_getchar()) != '@' )
    {
        uart0_putchar(c);
        uart0_putchar('\r');
        uart0_putchar('\n');
    }
    
    return 0;
}

通过这样的配置，然后我们通过交叉编译，在arm板中运行这个，就可以实现最简单的串口通信.

串口通信原理的理解

由于程序是跑在板子上的，所以我们的板子请求笔记本发送数据(通过kermit平台)，不断的去查询寄存器是是否变化，之后将写入的数据发送给板子的串口