一般教科书上提供的UART收发的程序往往是一段采用轮循（Polling）方式完成收发的简单代码。但对于高速的AVR来讲，采用这种方式大大降低了MUC的效率。在使用AVR时，应根据芯片本身的特点（片内大容量数据存储器RAM，更适合采用高级语言编写系统程序），编写高效可靠的UART收发接口（低层）程序。下面是一个典型的USART的接口程序。(下面是CodeVisionAVR修改成WINAVR后的程序,原来的程序请看底下给出的链界,在
https://www.doczj.com/doc/fd12252559.html,/的论坛里)
//usart.h
//常量定义
#define BAUDRATE 9600 //波特率
//#define F_CPU 4000000 //晶振频率4.0MHz
#define RXB8 1
#define TXB8 0
#define PE 2 //M16
//#define UPE 2 //M128
#define OVR 3
#define FE 4
#define UDRE 5
#define RXC 7
//宏定义
#define FRAMING_ERROR (1< #define PARITY_ERROR (1< //#define PARITY_ERROR (1< #define DATA_OVERRUN (1< #define DATA_REGISTER_EMPTY (1< #define RX_COMPLETE (1< // USART Receiver buffer // 全局变量,会在中断服务程序中被修改，须加volatile限定，不要就会出错啦 #define RX_BUFFER_SIZE 16 // 接收缓冲区大小，可根据需要修改 volatile char rx_buffer[RX_BUFFER_SIZE]; // 接收缓冲区，为char型变量组成的数组，该数组构成环形队列，个数为RX_BUFFER _SIZE volatile unsigned char rx_wr_index,rx_rd_index,rx_cou nter; // This flag is set on USART Receiver buffer overflow volatile char rx_buffer_overflow; //接收缓冲区溢出标志 // USART Transmitter buffer #define TX_BUFFER_SIZE 16 volatile char tx_buffer[TX_BUFFER_SIZE]; volatile unsigned char tx_wr_index,tx_rd_index,tx_cou nter; // 函数声明 char get_c(void); void put_c(char c); void put_s(char *ptr); void init_USART(void); //usart.c #include #include #include #include "usart.h" /*接收中断*/ ISR(USART_RXC_vect) { char status,data; status=UCSRA; //读取接收状态标志位，必须先读，当读了UDR后，UCSRA便自动清零了 data=UDR; //读取USART数据寄存器，这句与上句位置不能颠倒的 if ((status & (FRAMING_ERROR | PARITY_ERROR | DATA _OVERRUN))==0) //判断本接收到的数据是否有数据帧、校验或数据溢出错误（此处指USART的硬件接收溢出） { rx_buffer[rx_wr_index]=data; // 将数据填充到接收缓冲队列中 if (++rx_wr_index == RX_BUFFER_SIZE) //写指针指向下一个单元，并判断是否到了队列的尾部，（不表示接受缓冲区是否满！） rx_wr_index=0; //到了尾部，则指向头部（构成环状） if (++rx_counter == RX_BUFFER_SIZE) //队列中收到字符加1，并判断是否队列已满 { rx_counter=0; // 队列满了，队列中收到字符个数为0，表示队列中所有以前的数据作废，因为最后的数据已经把最前边的数据覆盖了 rx_buffer_overflow=1; //置缓冲区溢出标志。在主程序中必要的地方需要判断该标志，以证明读到数据的完整性 }; }; } /*接收单个字符*/ char get_c(void) { char data; while (rx_counter==0); //接收数据队列中没 有数据可以读取，等待......（注2） data=rx_buffer[rx_rd_index]; //读取缓冲队列中的数据 if (++rx_rd_index == RX_BUFFER_SIZE) rx_rd_index=0; //读取指针指向下一个未读的数据，如果指到了队列尾部，则指回到队列头步 cli(); // 关中断！非常重要 --rx_counter; //队列中未读数据个数减1。因为该变量在接收中断中要改变的，为了防止冲突，所以改动前临时关闭中断。程序相当可靠了。 sei(); // 开中断 return data; } //发送中断 ISR(USART_TXC_vect) { if (tx_counter) { --tx_counter; UDR=tx_buffer[tx_rd_index]; if (++tx_rd_index == TX_BUFFER_SIZE) tx_rd_i ndex=0; }; } /*发送单个字符*/ void put_c(char c) { while (tx_counter == TX_BUFFER_SIZE); //发送数据队列中还有数据没有发送完，等待 cli(); if (tx_counter || ((UCSRA & DATA_REGISTER_EMPTY)== 0)) //若发送数据队列有数据或者数据寄存器UDR非空时执行(因为队列先进先出的原因，所以，c要放进非空的发送数据队列里面) { tx_buffer[tx_wr_index]=c; if (++tx_wr_index == TX_BUFFER_SIZE) tx_wr_i ndex=0; ++tx_counter; } else UDR=c; sei(); } /*发送字符串*/ void put_s(char *ptr) { while (*ptr) { put_c(*ptr++); } put_c(0x0D); put_c(0x0A); //结尾发送回车换行 } /*USART 初始化*/ void init_USART(void) { //USART 9600 8, n,1 PC上位机软件(超级终端等)也要设成同样的设置才能通讯 UCSRC = (1< UBRRL= (F_CPU/BAUDRATE/16-1)%256; UBRRH= (F_CPU/BAUDRATE/16-1)/256; UCSRA = 0x00; //接收使能，发送使能，接收中断使能，发送中断使能 UCSRB=(1< /*********************************************** **** 名称：AVR USART（RS232）低层驱动+中间层软件示例 **** **** 作者：zhiyu **** 编译器：WINAVR20070525 **** **** 参考：https://www.doczj.com/doc/fd12252559.html,/bbs/bbs_content.jsp? mother_form=bbs_content.jsp&bbs_id=1000&bbs_page_no= 1&bbs_sn=147242 《高档8位单片机ATmega128原理与开发应用指南（上）》--马潮 P320 《嵌入式C编程与ATMEL AVR》-- 国外计算机经典教材 P141 **** 日期：2007.07.19 **** **** 芯片：M16L **** 时钟源：外部4M晶振 **** **** 结果：测试成功 **** 问题：暂无 ***********************************************/ //#include //#include #include #include "usart.h" int main(void) { init_USART(); sei(); //总中断允许 put_s("Hello！"); put_s("这是一个简单的高速的串口驱动程序"); put_s("请你输入任意的字符，单片机将返回你输入的字符"); while (1) { put_c(get_c()); } } //Makefile,主要的几项,只是针对我这里的程序,要灵活运用哦MCU = atmega16 F_CPU = 4000000 TARGET = main SRC = $(TARGET).c usart.c //多文件编译才会用到这一项，可以参考这个帖子: https://www.doczj.com/doc/fd12252559.html,/blog/user1/4266/archives/2006 /6145.html **************************************************** */ 这段由CVAVR程序生成器产生的UART接口代码是一个非常好的、高效可靠，并且值得认真学习和体会的。其特点如下： l.它采用两个8字节的接收和发送缓冲器来提高MCU的效率.当主程序调用getchar()函数时,按顺序执行到while (rx_counter==0)处,接收数据队列里面就没有数据,如果再没有数据输入,那么就只能死在那里等待.如果有数据输入的话,中断很快就响应,数据就会迅速地填充接收数据队列,rx_counter!=0,这个死等待也就给瓦解了,让程序执行接下来的那句data=rx_buffer[rx_rd_index]了.最后return data;,返回输入的值;如当主程序调用Putchar()发送数据时，如果U ART口不空闲，就将数据放入发送缓冲器中，MCU不必等待，可以继续执行其它的工作。而UART的硬件发送完一个数据后，产生中断，由中断服 务程序负责将发送缓冲器中数据依次自动送出。 C语言书本里有其中一段: getchar()函数(字符输入函数)的作用是从终端(或系统隐含指定的输入设备)输入一个字符.getchar()函数没有参数.当你输入一个字符时候,比如'a'后,要按'Enter'键,字符才能送到内存!你一旦按了这个'Enter',上面的程序就会执行中断响应了, 2.数据缓冲器结构是一个线性的循环队列，由读、写和队列计数器3个指针控制，用于判断队列是否空、溢出，以及当前数据在队列中的位置。 3.用编译控制命令#pragma savereg-和#pragma savereg+，使得由CVAVR在生成的中断服务程序中不进行中断保护（CVAVR生成中断保护会将比较多的寄存器压入堆栈中），而在中断中嵌入汇编，只将5 个在本中断中必须要保护的寄存器压栈。这样提高了UART中断处理的速度，也意味着提高了MCU的效率。 4.由于在接口程序Putchar()、Getchar()和中断服务程序中都要对数据缓冲器的读、写和队列计数器3个指针判断和操作，为了防止冲突，在Putchar()、Getchar()中对3个指针操作时临时将中断关闭，提高了程序的可靠性。 建议读者能逐字逐句地仔细分析该段代码，真正理解和领会每一句语句（包括编译控制命令的作用）的作用，从中体会和学习如何编写效率高，可靠性好，结构优良的系统代码。这段程序使用的方法和技巧，对编写S PI、I2C的串行通信接口程序都是非常好的借鉴。 作为现在的单片机和嵌入式系统的工程师，不仅要深入全面的掌握芯 片和各种器件的性能，具备丰富的硬件设计能力；同时也必须提高软件的设计能力。要学习和掌握有关数据结构、操作系统、软件工程、网络协议等方面的知识，具有设计编写大的复杂系统程序的能力。 /*================================================= 链接: https://www.doczj.com/doc/fd12252559.html,/bbs/bbs_content.jsp?bbs_s n=147242&bbs_page_no=1&sub_kind_id=1430&bbs_id=1000 https://www.doczj.com/doc/fd12252559.html,/bbs/bbs_content.jsp? mother_f orm=bbs_content.jsp&bbs_id=1000&bbs_page_no= 1&bbs_sn=528742 https://www.doczj.com/doc/fd12252559.html,/simple/index.php?t3193.html 书籍: 高档8位单片机ATmega128原理与开发应用指南(上) P320 嵌入式C编程与Atmel AVR P141 第三章标准I/O和预处理函数 (网上有这本电子书的下载) 下面是马潮老师的说法: 在CVAVR系统提供的标准库函数stdio.h中，提供了getchar()函数，该函数是采用轮询方式从USART接收数据的，轮询方式不仅效率低，而且会丢失数据，不能实现多任务的并行处理。 CVAVR程序向导中给出的采用中断+缓冲的方式接受数据，同PC的串口接收数据的方法一样，充分利用了AVR的高速和RAM多的优点，体现出了如何才能充分发挥AVR的特点的程序设计思想，这种思路在32位系统中也是这样的。 使用AVR的话，对软件的设计能力要求更高了，否则根本不能发挥和体 现AVR的特点。许多人有了一点C的基础，就认为采用C编写单片机程序没问题，很快就会掌握AVR了，对此我只能一笑了之。看看本站上众多的代码，再看看本贴的遭遇，能说什么呢？ 还有,你可以参考一下这里的链接:https://www.doczj.com/doc/fd12252559.html,/forum /dispbbs.asp?boardID=2&ID=2249&page=1这人朋友些得不错,主要是因为: #define RX_BUFFER_SIZE0 8 //收件箱的长度 unsigned char rx_buffer0[RX_BUFFER_SIZE0]; //收信箱unsigned char rx_wr_index0; //收信箱写指针 unsigned char rx_rd_index0; //收信箱读指针 unsigned char rx_counter0; //收信箱存量 unsigned char rx_buffer_overflow0; //收信箱满标志位 这样的比喻不是很好理解了吗,你要是脑子发散一点,会不会想到操作系统里面的"管道"的概念呢,其实现在我也没具体去看这东西,不过也会有些相通的地方吧. 回到本题： 注1： 如果在程序的开头部分加上语句 #define _DEBUG_TERMINAL_IO_ 那么程序在编译时仍使用系统自己的getchar()函数，这样在软件模拟 仿真时，可以从模拟的终端读取数据，便于在软件模拟环境中调试整个系统，而需要正式运行时，则把该句注释掉。 注2： 此处在正式应用中应根据实际情况做适当的修改。否则当主程序调用ge tchar()时，如果缓冲队列中没有数据，同时对方也没有发数据的情况时，程序会在此死循环。 比较简单的办法是将这句删掉，而在调用getchar()函数前先判断rx_ counter的值，为0的话就不调用了。 或改为： signed int getchar(void) { signed int data; if (rx_counter == 0) { data = -1; } else { data=rx_buffer[rx_rd_index]; //读取缓冲队列中的数据 if (++rx_rd_index == RX_BUFFER_SIZE) rx_rd_ind ex=0; //读取指针指向下一个未读的数据，如果指到了队列尾部，则指回到队列头步 #asm("cli") // 关中断！非常重要 --rx_counter; //队列中未读数据个数减1。因为该变量在接收中断中要改变的，为了防止冲突，所以改动前临时关闭中断。程序相当可靠了。 #asm("sei") // 开中断 } return data; } 注3： 有兴趣希望深入实在学习的网友，可将CVAVR生成的USART发送代码仔细分析以下。它的发送代码非常完美，可以马上使用。 思考分析： #include #define RXB8 1 #define TXB8 0 #define UPE 2 #define OVR 3 #define FE 4 #define UDRE 5 #define RXC 7 #define FRAMING_ERROR (1< #define PARITY_ERROR (1< #define DATA_OVERRUN (1< #define DATA_REGISTER_EMPTY (1< #define RX_COMPLETE (1< // USART Transmitter buffer #define TX_BUFFER_SIZE 8 char tx_buffer[TX_BUFFER_SIZE]; #if TX_BUFFER_SIZE<256 unsigned char tx_wr_index,tx_rd_index,tx_counter; #else unsigned int tx_wr_index,tx_rd_index,tx_counter; #endif // USART Transmitter interrupt service routine interrupt [USART_TXC] void usart_tx_isr(void) { if (tx_counter) { --tx_counter; UDR=tx_buffer[tx_rd_index]; if (++tx_rd_index == TX_BUFFER_SIZE) tx_rd_index=0; }; } #ifndef _DEBUG_TERMINAL_IO_ // Write a character to the USART Transmitter buffer #define _ALTERNATE_PUTCHAR_ #pragma used+ void putchar(char c) { while (tx_counter == TX_BUFFER_SIZE); #asm("cli") if (tx_counter || ((UCSRA & DATA_REGISTER_EMPTY)==0)) { tx_buffer[tx_wr_index]=c; if (++tx_wr_index == TX_BUFFER_SIZE) tx_wr_index=0; ++tx_counter; } else UDR=c; #asm("sei") } #pragma used- #endif // Standard Input/Output functions #include // Declare your global variables here void main(void) { // Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2 =In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State 2=T State1=T State0=T PORTA=0x00; DDRA=0x00; // Port B initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2 =In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State 2=T State1=T State0=T PORTB=0x00; DDRB=0x00; // Port C initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2 =In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State 2=T State1=T State0=T PORTC=0x00; DDRC=0x00; // Port D initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2 =In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State 2=T State1=T State0=T PORTD=0x00; DDRD=0x00; // Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00; TCNT0=0x00; OCR0=0x00; // Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 1 Stopped // Mode: Normal top=FFFFh // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off // Input Capture on Falling Edge // Timer 1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x00; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; // Timer/Counter 2 initialization UART IP设计文档 1，主要特征； UART采用的是一种起止式异步协议，特点是一个字符一个字符地传输，并且传送一个字符总是以起始位开始，以停止位结束，字符之间没有固定的时间间隔要求。一个字符传送完成后，奇偶校验位之后的停止位和空闲位都规定为高电平，而起始位为低电平，这样就保证起始位开始处一定有个下降沿，这个下降沿用来界定一个字符传输的开始，它的到来就表示下面是数据位，要准备接收；而停止位标志一个字符的结束，它的出现表示一个字符传送完毕，这样就为通信双方提供了何时开始收发和何时结束的标志。 2，整体框图 图2.1 UART IP整体框图 UART IP的整体框图如图2.1所示。它有控制电路模块、发送控制模块和接收控制模块三部分组成。CPU通过对控制电路模块中的寄存器进行设置达到对内部电路的控制和管理，从而实现UART和CPU以及其它UART模块间的数据收发功能。3，整个模块的外部接口 图3.1 UART IP外部接口 4，子模块说明 （一）控制电路模块 该模块的主要功能为：a、与CPU接口，将CPU对内部控制寄存器的写操作转化 为对发送控制器和接收控制器的控制信号；b、将CPU写入到内部数据发送寄存器的数据进行锁存并提供给发送控制器；c、将接收控制器接收的数据提交给CPU,同时提交接收数据的状态信息；d、对收、发控制器的中断进行管理。对于中断寄存器的读操作同时对寄存器清零，以避免重复产生中断，这需要专门的电路进行维护和管理。 （二）发送控制模块 该模块的主要功能为：a、根据clk_div_ctl给出的时钟分频比将xmt_data上的数据按照从低位到高位的顺序依次发出。在数据发送过程中需要根据规范插入起始位、奇偶校验位和停止位。b、发送控制器在xmt_en为高电平时开始向线路方向发送数据。完成当前字节发送后通过xmt_over通知控制电路当前发送完成，由控制电路负责产生中断和进行中断管理。 发送控制模块的仿真波形如下： 图4.1发送控制模块仿真波形 a.当发送状态机处于idle状态时，如果xmt _en有效则产生一个clk_cnt_clr 信号，用于对时钟计数器清零，同时进入start状态，见图4.1中“1”处。 b.在start状态下，如果sample有效则输出起始位，同时进入data状态，见图 4.1中“2”处。 c.在data状态下，在sample有效时连续输出8位数据。最后一个比特开始输出后进入parity状态，准备输出奇偶校验位，，见图4.1中“3”处。 d.在parity状态下，如果出现sample则进入stop状态，在stop状态下如果sample有效则输出截止位，并进入waiting状态，见图4.1中“4”处。 e.在waiting状态下，截止位保持有效，并在sample有效时进入idle状态，sdout 持续为1，见图4.1中“5”处。 f在由waiting进入idle状态时，输出xmt_over信号，通知控制电路当前数据发送完成。注意这里的xmt_over信号只是在一个时钟周期内保持有效，见图4.1中“6”处. （三）接收控制模块 该模块的主要功能为：a、检测接收数据中的起始位，并完整地接收数据。b、根 /********************* 头文件*************************************************/ #include MSP430程序库<二>UART异步串口 串行通信接口是处理器与其他设备进行数据通信最常用的方式之一。我的这个程序库是针对MSP430f14系列和MSP430f16系列的，我常用的单片机是这两款：msp430f149，ms p430f169。这两款单片机中均有两个增强型串行通信接口，都可以进行同步或是异步通信，甚至169的模块USART0还能进行进行I2C协议通信。在这里，我们只讨论异步串行通信。 硬件介绍： MSP单片机的USART模块可以配置成SPI（同步通信）模式或UART（异步通信）模式，这里只讨论UART方式。UART数据传输格式如下： 起始位，数据位由高到低7/8位，地址位0/1位，奇偶校验位奇偶或无，停止位1/2位。数据位位数、地址位、奇偶校验位、停止位均可由单片机内部寄存器控制；这两款单片机都有两个USART模块，有两套独立的寄存器组；以下寄存器命中出现x代表0或是1,0代表对应0模块的寄存器，1代表对应1模块的寄存器；其中，与串口模式设置相关的控制位都位于UxCTL寄存器，与接收相关的控制位都位于UxRCTL寄存器，与发送相关的控制位都位于UxTCTL寄存器；波特率设置用UxBR0、UxBR1、UxMCT L三个寄存器；接收与发送有独立的缓存UxRXBUF、UxTXBUF，并具有独立的移位寄存器和独立的中断；中断允许控制位位于IE1/2寄存器，中断标志位位于IFG1/2寄存器。 波特率设置：430的波特率设置用三个寄存器实现， UxBR0：波特率发生器分频系数低8位。 UxBR1：波特率发生器分频系数高8位。 UxMCTL：波特率发生器分频系数的小数部分实现。 设置波特率时，首先要选择合适的时钟源：USART模块可以设置的时钟源有UCLK引脚、ACLK、SMCLK；对于较低的波特率（9600以下），可选ACLK作为时钟源，这样，在LPM3（低功耗3）模式下，串口仍能正常发送接收数据；另外，由于串口接收过程有一个三取二判决逻辑，这至少需要三个时钟周期，因此分频系数必须大于3；波特率高于9600时，将不能使用ACLK作为时钟源，要调为频率较高的SMCLK作为时钟源；另外还可以外部输入UCLK时钟。分频系数计算公式如下： 2.5 UART串口通信设计实例（1） 接下来用刚才采用的方法设计一个典型实例。在一般的嵌入式开发和FPGA设计中，串口UART是使用非常频繁的一种调试手段。下面我们将使用Verilog RTL编程设计一个串口收发模块。这个实例虽然简单，但是在后续的调试开发中，串口使用的次数比较多，这里阐明它的设计方案，不仅仅是为了讲解RTL编程，而且为了后续使用兼容ARM9内核实现嵌入式开发。 串口在一般的台式机上都会有。随着笔记本电脑的使用，一般会采用USB转串口的方案虚拟一个串口供笔记本使用。图2-7为UART串口的结构图。串口具有9个引脚，但是真正连接入FPGA开发板的一般只有两个引脚。这两个引脚是：发送引脚TxD和接收引脚RxD。由于是串行发送数据，因此如果开发板发送数据的话，则要通过TxD线1 bit接着1 bit 发送。在接收时，同样通过RxD引脚1 bit接着1 bit接收。 再看看串口发送/接收的数据格式（见图2-8）。在TxD或RxD这样的单线上，是从一个周期的低电平开始，以一个周期的高电平结束的。它中间包含8个周期的数据位和一个周期针对8位数据的奇偶校验位。每次传送一字节数据，它包含的8位是由低位开始传送，最后一位传送的是第7位。 这个设计有两个目的：一是从串口中接收数据，发送到输出端口。接收的时候是串行的，也就是一个接一个的；但是发送到输出端口时，我们希望是8位放在一起，成为并行状态（见图2-10）。我们知道，串口中出现信号，是没有先兆的。如果出现了串行数据，则如何通知到输出端口呢？我们引入“接收有效”端口。“接收有效”端口在一般情况下都是低电平，一旦有数据到来时，它就变成高电平。下一个模块在得知“接收有效”信号为高电平时，它就明白：新到了一个字节的数据，放在“接收字节”端口里面。 2 UART 原理 2.1 UART 的通信原理 UART 即通用异步收发器，是一种串行通信方式。数据在传输过程中是通过一位一位地进行传输来实现通信的，串行通信方式具有传输线少，成本底等优点，缺点是速度慢。串行通信分为两种类型：同步通信方式和异步通信方式。但一般多用异步通信方式，主要因为接受和发送的时钟是可以独立的这样有利于增加发送与接收的灵活性。异步通信是一个字符接着一个字符传输，一个字符的信息由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。每一个字符的传输靠起始位来同步，字符的前面一位是起始位，用下降沿通知收方开始传输，紧接着起始位之后的是数据位，传输时低位在前高位在后，字符本身由5～8位数据位组成。数据位后面是奇偶校验位，最后是停止位，停止位是用高电平来标记一个字符的结束，并为下一个字符的传输做准备。停止位后面是不同长度的空闲位。停止位和空闲位都规定为高电平，这样可以保证起始位有一个下降沿。UART 的帧格式如图2.1所示。 图2.1 UART 的帧格式 Figure 2.1 The frame format of UART UART 的帧格式包括线路空闲状态（idle ，高电平）、起始位(start bit ，低电平)、5～8位数据位(data bits)、校验位(parity bit ，可选)和停止位(stop bit ，位数可为1、1.5、2位)。 在串口的异步通信中，数据以字节为单位的字节帧进行传送。发送端和接收端必须按照相同的字节帧格式和波特率进行通信。其中字节帧格式规定了起始位、数据位、寄偶效验位、停止位。起始位是字节帧的开始。使数据线处于逻辑0状态 ，用于向接收端表明开始发送数据帧，起到使发送和接收设备实现同步。停止位是字节帧的终止，使数据线处于逻辑1状态。用于向接收端表明数据帧发送完毕。波特率采用标准速度9600bit/s 。 这个程序没有仿真、没有测试。。 1 UART功能设计 1．1 UART的工作原理 异步通信时，UART发送／接收数据的传输格式如图1所示，一个字符单位由开始位、数据位、停止位组成。 异步通信的一帧传输经历以下步骤： (1)无传输。发送方连续发送信号，处于信息“1”状态。 (2)起始传输。发送方在任何时刻将传号变成空号，即“1”跳变到“O”，并持续1位时间表明发送方开始传输数据。而同时，接收方收到空号后，开始与发送方同步，并期望收到随后的数据。 (3)奇偶传输。数据传输之后是可供选择的奇偶位发送或接收。 (4)停止传输。最后是发送或接收的停止位，其状态恒为“1”。 其程序的结构框图如下： 该程序的效果是串口接受到从计算机发送过来的数据后，又把数据发回给计算机，串口通信是串行的。 其uart.v为顶层文件，包含其他模块，speed_select.v文件的作用为为uart_rx.v和uart_tx.v 设置波特率。 uart.v(顶层文件) `timescale 1ns / 1ps ///////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////// // Company: // Engineer: // // Create Date: 16:08:27 11/12/2010 // Design Name: // Module Name: uart // Project Name: // Target Devices: // Tool versions: // Description: // // Dependencies: // // Revision: // Revision 0.01 - File Created // Additional Comments: // ///////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////// module uart(clk,rst_n,rs232_rx,rs232_tx); input clk,rst_n,rs232_rx; output rs232_tx; wire bps_start1,bps_start2,clk_bps1,clk_bps2,rx_int; wire [7:0] rx_data; //发送模块的时钟 speed_select speed_tx ( .clk(clk), .rst_n(rst_n), .bps_start(bps_start2), .clk_bps(clk_bps1) ); //接受模块的时钟 speed_select speed_rx ( .clk(clk), .rst_n(rst_n), .bps_start(bps_start2), .clk_bps(clk_bps2) 第三章UART设计 3、1 UART得帧格式 在UART 中,数据位就是以字符为传送单位,数据得前、后要有起始位、停止位,另外可以在停止位得前面加上一个比特(bit)得校验位。其帧格式如图所示。 文章通过分析UART得功能,利用有限状态机来描述UART核心控制逻辑得方法,将其核心功能集成,从而使整个设计更加稳定、可靠。基本得UART通信只需要两条信号线就可以完成数据得相互通信。UART得功能模块如图3_2所示。 3、2 UART模块 在大规模电路得设计中,广泛采用层次化,结构化得设计方法。它将一个完整得硬件设计任务从系统级开始,划分为若干个可操作得模块,编制出相应得模型并进行仿真验证,最后在系统级上进行组合。这样在提高设计效率得同时又提高了设计质量,就是目前复杂数字系统实现得主要手段,也就是本文设计思想得基础。其系统模块可划分为4个部分,如波特发生器,控制器,接收器,发送器,如图3-3所示: 3 Data_in:并行输入data_out:并行输出 Cs:通知cpu接收数据位ks:通知cpu发送准备位 Reset:重启输入state:uart状态输入 Clk:48M时钟输入 3、2、2UART主体程序 `timescale 1ns/1ns module gs_opt( input wire read, input wire clk, input wire reset, input wire state, input wire [7:0] dat_in, output wire send, output wire cs, output wire ks, output wire [7:0] dat_out ); wire send_enable; wire read_enable; wire clk_enable3; wire clk_enable4; wire clear3 ; wire clear4 ; wire clk_enable; wire [7:0] counters; wire clear ; wire t1; /* read,send,cs,ks,reset,state,clk,dat_in,dat_out); //module uart(read,send,cs,ks,reset,state,clk,dat_in,dat_out); input read,clk,reset,state; //read为串行输入,clk为时钟输入50MHZ,reset为重启键input[7:0] dat_in;//并行数据输入 output send,cs,ks; //send为串行输出,cs为通知cpu接收数据位,ks为发送准备位output[7:0] dat_out;//并行数据输出 wire clear,clk_enable,read_enable,clear3,send_enable,clear4,t1; wire[7:0] counters,dat_in;*/ 实验八、UART串口通信实验 一、实验目的 1. 了解RS232通信接口的基本原理； 2. 熟悉通信接口芯片（TL16C550C）在DSP I/O空间寄存器的地址映射 及工作原理； 3．了解异步通信中串口模式选择、设置数据传输格式、设置波特率、建立连接、传输数据和断开连接等功能。 二、实验设备 1. 集成开发环境CCS 2. 实验开发板TMS320VC5402DSK、RS232接口电缆线及附件 3．程序“串口调试程序v2.2.exe” 三、实验内容及步骤 实验操作流程参照前面实验。 1 在汇编环境调试Uart：(实现字符或文件的发送和回发功能) a. 实验代码main.s54、uartasm.cmd和uart_init.s54、dsp_init.s54 以及uartasm.h54，c5402_dsk.gel(说明同前)。 b. 串口调试程序“串口调试程序v2.2.exe” , 汇编调试中Build option设置情况与CODEC实验中的汇编调试设置及出错情况相同。 c. 程序文件介绍： 1）“uart.h54”定义了一些寄存器的地址以及函数类型。 2）“dsp_init.s54”与dsp工作有关的寄存器ST1、PMST、IMR、IFR和SWWSR，并且清除INTM位以及设定时钟模式。 3）“uart_init.s54”先检测UART模块是否工作正常，然后设定UART模块的寄存器，如CNTL1、CNTL2、LCR、MSB&LSB（设定波特率）、FCR、IER 等。 4）“main.s54”主程序查看标志位，检测是否UART存在有效接收数据。若有，则执行一定的处理，包括亮LED以及将接收的数据从UART回发。 d. 执行程序时，只要发送数据时，可在串口调试程序的接收窗口立即看到回发的数据。 e. 程序中UART工作参数设置如下： 1）波特率9600(或更低)、无数据校验、字符长度8比特、停止位1、 //UART实验程序解析 //头文件 #include ROM_UARTCharGetNonBlocking(UART0_BASE)); } } //串口发送函数 void UARTSend(const ui8 *pucBuffer, ui32 ulCount) { while(ulCount--) { //将要发送的字符写进UART ROM_UARTCharPutNonBlocking(UART0_BASE, *pucBuffer++); } } int main(void) { //使能FPU FPUEnable(); FPULazyStackingEnable(); //设置时钟直接使用外部晶振 ROM_SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_1 | SYSCTL_USE_OSC | SYSCTL_OSC_MAIN | SYSCTL_XTAL_16MHZ); //使能用到的外设 ROM_SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOA); ROM_SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_UART0); //配置PA0和PA1为串口0引脚 ROM_GPIOPinTypeUART(GPIO_PORTA_BASE, GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1); UART异步串行口 UART异步串行口简介 数据通信的基本方式可分为并行通信与串行通信两种： 并行通信：是指利用多条数据传输线将一个资料的各位同时传送。它的特点是传输速度快，适用于短距离通信，但要求通讯速率较高的应用场合。 串行通信：是指利用一条传输线将资料一位位地顺序传送。特点是通信线路简单，利用简单的线缆就可实现通信，降低成本，适用于远距离通信，但传输速度慢的应用场合。 UART 异步串行口的传输格式 异步通信以一个字符为传输单位，通信中两个字符间的时间间隔是不固定的，然 而在同一个字符中的两个相邻位代码间的时间间隔是固定的。 通信协议（通信规程）：是指通信双方约定的一些规则。在使用异步串口传送一个 字符的信息时，对资料格式有如下约定：规定有空闲位、起始位、资料位、奇偶校验位、停止位。通讯时序图如下： 开始前，线路处于空闲状态，送出连续“1”。传送开始时首先发一个“0”作为 起始位，然后出现在通信线上的是字符的二进制编码数据。 每个字符的数据位长可以约定为5 位、6 位、7 位或8 位，一般采用ASCII 编码。后面是奇偶校验位，根据约定，用奇偶校验位将所传字符中为“1”的位数凑成奇 数个或偶数个。也可以约定不要奇偶校验，这样就取消奇偶校验位。 最后是表示停止位的“1”信号，这个停止位可以约定持续1 位、1.5 位或2 位 的时间宽度。 至此一个字符传送完毕，线路又进入空闲，持续为“1”。经过一段随机的时间后，下一个字符开始传送才又发出起始位。 每一个数据位的宽度等于传送波特率的倒数。微机异步串行通信中，常用的波特 率为110，150，300，600，1200，2400，4800，9600 ，19200，38400，115200等。 S3C2410的异步串行口 1 // UART_FPGA.v 顶层模块，实现由ARM控制FPGA读取串口数据，经过ARM返回给FPGA串口发送出去； `timescale 1ns/1ns module UART_FPGA( //EMIF PIN input wire [10:0] EADDR_pin /* synthesis syn_noclockbuf = 1 */, inout wire [15:0] EDATA_pin , input wire EnOE_pin /* synthesis syn_noclockbuf = 1 */, input wire EnWE_pin /* synthesis syn_noclockbuf = 1 */, input wire EnGCS1_pin /* synthesis syn_noclockbuf = 1 */, output wire EINT2_pin , //LED_run output wire LED_run_pin , //UART output wire UART_TXD0 , input wire UART_RXD0 /* synthesis syn_noclockbuf = 1 */, //test signal output wire TXD_test, output wire RXD_test, output reg TXD_start, output wire EINT2_test, output wire TXD_over_test, output wire uart_send_WR, //FPGA SYSTEM PIN input wire nRESET_pin /* synthesis syn_noclockbuf = 1 */, input wire CLK_50M_pin ); wire [15:0] write_data; 简单描述： SPI 和I2C这两种通信方式都是短距离的，芯片和芯片之间或者其他元器件如传感器和芯片之间的通信。SPI和IIC是板上通信,IIC有时也会做板间通信,不过距离甚短,不过超过一米,例如一些触摸屏,手机液晶屏那些很薄膜排线很多用IIC,I2C能用于替代标准的并行总线，能连接的各种集成电路和功能模块。I2C 是多主控总线，所以任何一个设备都能像主控器一样工作，并控制总线。总线上每一个设备都有一个独一无二的地址，根据设备它们自己的能力，它们可以作为发射器或接收器工作。多路微控制器能在同一个I2C总线上共存这两种线属于低速传输； 而UART是应用于两个设备之间的通信，如用单片机做好的设备和计算机的通信。这样的通信可以做长距离的。UART和,UART就是我们指的串口,速度比上面三者快,最高达100K左右,用与计算机与设备或者计算机和计算之间通信,但有效范围不会很长,约10米左右,UART优点是支持面广,程序设计结构很简单,随着USB的发展,UART也逐渐走向下坡； SmBus有点类似于USB设备跟计算机那样的短距离通信。 简单的狭义的说SPI和I2C是做在电路板上的。而UART和SMBUS是在机器外面连接两个机器的。 详细描述： 1、UART(TX,RX)就是两线，一根发送一根接收，可以全双工通信，线数也比较少。数据是异步传输的，对双方的时序要求比较严格，通信速度也不是很快。在多机通信上面用的最多。 2、SPI(CLK,I/O,O,CS)接口和上面UART相比，多了一条同步时钟线，上面UART 的缺点也就是它的优点了，对通信双方的时序要求不严格不同设备之间可以很容易结合，而且通信速度非常快。一般用在产品内部元件之间的高速数据通信上面，如大容量存储器等。 3、I2C(SCL,SDA)接口也是两线接口，它是两根线之间通过复杂的逻辑关系传输数据的，通信速度不高，程序写起来也比较复杂。一般单片机系统里主要用来和24C02等小容易存储器连接。 SPI：高速同步串行口。3～4线接口，收发独立、可同步进行 UART：通用异步串行口。按照标准波特率完成双向通讯，速度慢 SPI:一种串行传输方式,三线制,网上可找到其通信协议和用法的 3根线实现数据双向传输 串行外围接口 Serial peripheral interface UART:通用异步收发器 UART是用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了 11.5U A R T收发器设计实例 U A R T（U n i v e r s a l A s y n c h r o n o u s R e c e i v e r T r a n s m i t t e r，通用异步收发器）是广泛使用的异步串行数据通信协议。下面首先介绍U A R T硬件接口及电平转换电路，分析U A R T的传输时序并利用V e r i l o g H D L语言进行建模与仿真，最后通过开发板与P C相连进行R S-232通信来测试U A R T收发器的正确性。 1.5.111.5.1U A R T界面介绍 本节所介绍的U A R T即美国电子工业协会定义的R S-232C，简称R S-232。R S-232的接口一般有9针的D B9和25针的D B25，这里以9针为例，它的各个引脚的定义如表11-8所示。 表11-8D B9的引脚定义 引脚功能缩写 1资料载波检测D C D 2接收数据R X D 3发送数据T X D 4数据终端准备就绪D T R 5信号地G N D 6数据准备就绪D S R 7发送请求R T S 8清除发送C T S 9振铃提示R I 由于R S-232的电气特性与F P G A引脚不相同，因此它们之间不能直接相连，对于R S-232的数据线，当为逻辑“1”时，对应电平是-15V~-3V；当为逻辑“0”时，对应电平是15V~3V。因此，与F P G A相连之前必须进行电平转换，转换原理图如图11-39所示。 图11-39R S-232电平转换原理图 1.5.211.5.2U A R T传输时序 U A R T传输时序如图11-40所示。 图11-40U A R T传输时序 发送数据过程：空闲状态，线路处于高电位；当收到发送数据指令后，拉低线路一个数据位的时间T，接着数据按低位到高位依次发送，数据发送完毕后，接着发送奇偶校验位和停止位（停止位为高电位），一帧资料发送结束。 接收数据过程：空闲状态，线路处于高电位；当检测到线路的下降沿（线路电位由高电位变为低电位）时说明线路有数据传输，按照约定的波特率从低位到高位接收数据，数据接收完毕后，接着接收并比较奇偶校验位是否正确，如果正确则通知后续设备准备接收数据或存入缓存。 由于U A R T是异步传输，没有传输同步时钟。为了能保证数据传输的正确性， U A R T采用16倍数据波特率的时钟进行采样。每个数据有16个时钟采样，取中 module my_uart_top( clk,rst_n, rs232_rx,rs232_tx ); input clk; lk(clk), st_n(rst_n), .bps_start(bps_start1), .clk_bps(clk_bps1) , ); my_uart_rx my_uart_rx( .clk(clk), st_n(rst_n), .rs232_rx(rs232_rx), .rx_data(rx_data), .rx_int(rx_int), .clk_bps(clk_bps1), % .bps_start(bps_start1) ); lk(clk), st_n(rst_n), .bps_start(bps_start2), .clk_bps(clk_bps2) ); ` my_uart_tx my_uart_tx( .clk(clk), st_n(rst_n), .rx_data(rx_data), .rx_int(rx_int), .rs232_tx(rs232_tx), .clk_bps(clk_bps2), .bps_start(bps_start2) ); . endmodule module my_uart_rx( clk,rst_n, rs232_rx,rx_data,rx_int, … clk_bps,bps_start ); input clk; // 50MHz主时钟 input rst_n; //低电平复位信号 input rs232_rx; // RS232接收数据信号 input clk_bps; // clk_bps的高电平为接收或者发送数据位的中间采样点 output bps_start; //接收到数据后，波特率时钟启动信号置位 ` output[7:0] rx_data; //接收数据寄存器，保存直至下一个数据来到 output rx_int; //接收数据中断信号,接收到数据期间始终为高电平 //---------------------------------------------------------------- reg rs232_rx0,rs232_rx1,rs232_rx2,rs232_rx3; //接收数据寄存器，滤波用 wire neg_rs232_rx; //表示数据线接收到下降沿 always @ (posedge clk or negedge rst_n) begin { if(!rst_n) begin rs232_rx0 <= 1'b0; rs232_rx1 <= 1'b0; rs232_rx2 <= 1'b0; rs232_rx3 <= 1'b0; end else begin rs232_rx0 <= rs232_rx; : rs232_rx1 <= rs232_rx0; rs232_rx2 <= rs232_rx1; rs232_rx3 <= rs232_rx2; end end //下面的下降沿检测可以滤掉<20ns-40ns的毛刺(包括高脉冲和低脉冲毛刺)， //这里就是用资源换稳定（前提是我们对时间要求不是那么苛刻，因为输入信号打了好几拍） //（当然我们的有效低脉冲信号肯定是远远大于40ns的） ， assign neg_rs232_rx = rs232_rx3 & rs232_rx2 & ~rs232_rx1 & ~rs232_rx0; //接收到下降沿后neg_rs232_rx置高一个时钟周期 //---------------------------------------------------------------- reg bps_start_r; reg[3:0] num; //移位次数 reg rx_int; //接收数据中断信号,接收到数据期间始终为高电平 UART 原理 2.1 UART 的通信原理 UART 即通用异步收发器，是一种串行通信方式。数据在传输过程中是通过一位一位地进行传输来实现通信的，串行通信方式具有传输线少，成本底等优点，缺点是速度慢。串行通信分为两种类型：同步通信方式和异步通信方式。但一般多用异步通信方式，主要因为接受和发送的时钟是可以独立的这样有利于增加发送与接收的灵活性。异步通信是一个字符接着一个字符传输，一个字符的信息由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。每一个字符的传输靠起始位来同步，字符的前面一位是起始位，用下降沿通知收方开始传输，紧接着起始位之后的是数据位，传输时低位在前高位在后，字符本身由5～8位数据位组成。数据位后面是奇偶校验位，最后是停止位，停止位是用高电平来标记一个字符的结束，并为下一个字符的传输做准备。停止位后面是不同长度的空闲位。停止位和空闲位都规定为高电平，这样可以保证起始位有一个下降沿。UART 的帧格式如图2.1所示。 图2.1 UART 的帧格式 Figure 2.1 The frame format of UART UART 的帧格式包括线路空闲状态（idle ，高电平）、起始位(start bit ，低电平)、5～8位数据位(data bits)、校验位(parity bit ，可选)和停止位(stop bit ，位数可为1、1.5、2位)。 在串口的异步通信中，数据以字节为单位的字节帧进行传送。发送端和接收端必须按照相同的字节帧格式和波特率进行通信。其中字节帧格式规定了起始位、数据位、寄偶效验位、停止位。起始位是字节帧的开始。使数据线处于逻辑0状态 ，用于向接收端表明开始发送数据帧，起到使发送和接收设备实现同步。停止位是字节帧的终止，使数据线处于逻辑1状态。用于向接收端表明数据帧发送完毕。波特率采用标准速度9600bit/s 。 实验四 UART 串口通信 学院：研究生院 学号：1400030034 姓名：张秋明 一、 实验目的及要求 设计一个UART 串口通信协议，实现“串 <-->并”转换功能的电路，也就是 “通用异步收发器”。 二、 实验原理 UART 是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实 现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART 用来主机与辅助设备通信，如汽 车音响与外接AP 之间的通信，与PC 机通信包括与监控调试器和其它器件，如 EEPROM 通信。 UART 作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一 位接一位地传输。 其中各位的意义如下： 起始位：先发出一个逻辑” 0的信号，表示传输字符的开始。 资料位：紧接着起始位之后。资料位的个数可以是 4、5、6、7、8等，构成 一个字符。通常采用ASCII 码。从最低位开始传送，靠时钟定位。 奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“ 1的位数应为偶数（偶校验）或奇数 （奇校验），以此来校验资料传送的正确性。 停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是 1位、1.5位、2位的高电 平。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能 在通信中两台设备间出现了小小的不同步。 因此停止位不仅仅是表示传输的结束， 并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步 的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。 空闲位：处于逻辑“ 1状态，表示当前线路上没有资料传送。 波特率：是衡量资料传送速率的指标。表示每秒钟传送的符号数（symbol ）。 一个符号代表的信息量（比特数）与符号的阶数有关。例如资料传送速率为 120 字符/秒，传输使用256阶符号，每个符号代表8bit ，则波特率就是120baud,比 特率是120*8=960bit/s 。这两者的概念很容易搞错。 三、 实现程序 library ieee; use ieee.std 」o gic_1164.all; end uart; architecture behav of uart is en tity uart is port(clk : in std_logic; rst_n: in std 」o gic --系统时钟 --复位信号 rs232_rx: in std 」o gic rs232_tx: out std 」o gic --RS232接收数据信号； --RS232发送数据信号;）; use ieee.std_logic_ un sig ned.all; 实验四UART串口通信 学院：研究生院学号：1400030034姓名：张秋明 一、实验目的及要求 设计一个UART串口通信协议，实现“串<-->并”转换功能的电路，也就是“通用异步收发器”。 二、实验原理 UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用来主机与辅助设备通信，如汽车音响与外接AP之间的通信，与PC机通信包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。 UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。 其中各位的意义如下： 起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输字符的开始。 资料位：紧接着起始位之后。资料位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用ASCII码。从最低位开始传送，靠时钟定位。 奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验资料传送的正确性。 停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。 空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有资料传送。 波特率：是衡量资料传送速率的指标。表示每秒钟传送的符号数（symbol）。一个符号代表的信息量（比特数）与符号的阶数有关。例如资料传送速率为120字符/秒，传输使用256阶符号，每个符号代表8bit，则波特率就是120baud，比特率是120*8=960bit/s。这两者的概念很容易搞错。 三、实现程序 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity uart is port(clk : in std_logic; --系统时钟 rst_n: in std_logic; --复位信号 rs232_rx: in std_logic; --RS232接收数据信号; rs232_tx: out std_logic --RS232发送数据信号;); end uart; architecture behav of uart is AN462 硬件和软件验证流程 Rev. _1 — 7 August 1987 应用规格书 文件信息 信息内容 关键词UART，软硬件验证 摘要这个流程是用于检验主机(控制处理器)、UART和印制电路板之间的信号、总线、电气连接和时序的正确性。以下流程的执行和结果的验证不需要任 何其它的测试设备（逻辑分析仪、协议分析仪，示波器等），它是基于处 理器能够读写ＵＡＲＴ，并且所得到的结果能显示给操作者的假设之上 的。如果无法完全确认简单的读写操被正确的执行，那么针对ＵＡＲＴ连 接的其它检验都是不可靠的。 1. 概述 这个流程是用于检验主机(控制处理器)、UART和印制电路板之间的信号、总线、电气连接和时序的正确性。以下流程的执行和结果的验证不需要任何其它的测试设备（逻辑分析仪、协议分析 仪，示波器等），它是基于处理器能够读写ＵＡＲＴ，并且所得到的结果能显示给操作者的假设之 上的。如果无法完全确认简单的读写操被正确的执行，那么针对ＵＡＲＴ连接的其它检验都是不可 靠的。 2. 总流程 首先，对相关的寄存器进行写和读的操作，在这些操作中与时钟有关的有片选、读、写信号； 其次，通过读取状态寄存器的值来观察所写入的几个控制寄存器的结果；接下来建议的几个流程用 于验证总线数据流并采用“本地循环回送”的模式来验证接收器和发送器的运行，“本地循环回 送”模式（所有的数据的发送和接收发生在UART内部）用于产生处理器中断或查询状态。这些流 程的正确执行将表明内部寄存器、总线接口、时钟发生器、计数器和振荡器的正常运行，没有得到 验证的是振荡器的频率、TxD和 RxD与外部端口及普通输入输出管脚的连接。 3. 注释 在硬件和软件的验证模式中，读取状态寄存器的状态是非常有效的，它对于检测那些在”已验证” 过的硬件和软件上出现的“随机”或“少见”的错误也很有效。状态的读取可以在对设备进行操作 之前和之后进行，寄存器的内容将反映异常状况发生的时间地点，这将使得UART的内部状态与外 部连接、时序、软件一样具有了可见性。例一：在硬件复位后读取状态将显示发送器空标志位置 位，这表示发送器已经使能（在硬件复位后将立即返回0x00），然而软件并没有使能发送器，因此 有人会把原因归结于：特殊的干扰，复位信号下降沿太缓慢等等，所有这些就像执行了一个发送器 使能的命令，如果这种情况确实发生，采取进一步的验证操作来修正错误的意义并不大。例二：在 对UART复位和执行几个操作之后，并且在使能接收器之前，发现有一些接收器数据状态位置位 （如奇偶校验出错），这表示接收器已经使能，并且收到数据（虽然我们并没在软件上对接收器执 行使能的命令），这可能是由于时序的冲突(可能是地址总线上的)移动了接收器FIFO的读取指针而 导致了上电后接收器FIFO的随机状态的上报。经常还出现软件的不同模块都控制UART，并且各控 制是独立的情况，这将导致更多的情况出现。 <12NC> ?Koninklijke Philips Electronics N.V. 2004. All rights reserved.应用规格书Rev. _1 — 7 August 1987 2 of 11UART IP设计
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