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 0. 前言

Uart在一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中是一個(gè)非常重要的模塊，他承擔(dān)了CPU與用戶交互的橋梁。用戶輸入信息給程序、CPU要打印一些信息給終端都要依賴UART。

本文將以Exynos4412的UART控制器為基礎(chǔ)，講解UART的原理以及驅(qū)動(dòng)程序如何編寫。

1. UART是什么

UART是通用異步收發(fā)傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常稱作UART，是一種異步收發(fā)傳輸器,是設(shè)備間進(jìn)行異步通信的關(guān)鍵模塊。UART負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)總線和串行口之間的串/并、并/串轉(zhuǎn)換，并規(guī)定了幀格式;通信雙方只要采用相同的幀格式和波特率，就能在未共享時(shí)鐘信號(hào)的情況下，僅用兩根信號(hào)線(Rx 和Tx)就可以完成通信過程，因此也稱為異步串行通信。UART總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。在嵌入式設(shè)計(jì)中，UART用于主機(jī)與輔助設(shè)備通信，如汽車音響與外接AP之間的通信，與PC機(jī)通信包括與監(jiān)控調(diào)試器和其它器件，如EEPROM通信。

通常需要加入一個(gè)合適的電平轉(zhuǎn)換器，如SP3232E、SP3485，UART還能用于RS-232、RS-485 通信，或與計(jì)算機(jī)的端口連接。UART 應(yīng)用非常廣泛，手機(jī)、工業(yè)控制、PC 等應(yīng)用中都要用到UART。

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2. UART通信方式

UART使用的是 異步，串行通信方式。

串行通信

串行通信是指利用一條傳輸線將資料一位位地順序傳送。好比是一列縱隊(duì)，每個(gè)數(shù)據(jù)元素依次縱向排列。如下圖所示，傳輸時(shí)一個(gè)比特一個(gè)比特的串行傳輸，每個(gè)時(shí)鐘周期傳輸一個(gè)比特，這種傳輸方式相對(duì)比較簡(jiǎn)單，速度較慢，但是使用總線數(shù)較少，通常一根接收線，一根發(fā)送線即可實(shí)現(xiàn)串行通信。

它的缺點(diǎn)是要增加額外的數(shù)據(jù)來控制一個(gè)數(shù)據(jù)幀的開始和結(jié)束。特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，利用簡(jiǎn)單的線纜就可實(shí)現(xiàn)通信，降低成本，適用于遠(yuǎn)距離通信，但傳輸速度慢的應(yīng)用場(chǎng)合。

并行通信

并行通信好比一排橫隊(duì)，齊頭并進(jìn)同時(shí)傳輸。這種通信方式每個(gè)時(shí)鐘周期傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量和其總線寬度成正比，但是實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜。

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異步通信

異步通信以一個(gè)字符為傳輸單位，通信中兩個(gè)字符間的時(shí)間間隔多少是不固定的，然而在同一個(gè)字符中的兩個(gè)相鄰位間的時(shí)間間隔是固定的。

在異步通信技術(shù)中，數(shù)據(jù)發(fā)送方和數(shù)據(jù)接收方?jīng)]有同步時(shí)鐘，只有數(shù)據(jù)信號(hào)線，只不過發(fā)送端和接收端會(huì)按照協(xié)商好的協(xié)議(固定頻率)來進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。數(shù)據(jù)發(fā)送方以每秒鐘57600bits的速度發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方也以57600bits的速度去接收數(shù)據(jù)，這樣就可以保證數(shù)據(jù)的有效和正確。通常異步通信中使用波特率(Baud-Rate)來規(guī)定雙方傳輸速度，其單位為bps(bits per second每秒傳輸位數(shù))。

同步通信

在發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的時(shí)候，會(huì)同時(shí)送出一根同步時(shí)鐘信號(hào)， 用來同步發(fā)送方和接收方的數(shù)據(jù)采樣頻率。如下圖所示，同步通信時(shí)，信號(hào)線1是一根同步時(shí)鐘信號(hào)線，以固定的頻率進(jìn)行電平的切換，其頻率周期為t，在每個(gè)電平的上升沿之后進(jìn)行對(duì)同步送出的數(shù)據(jù)信號(hào)線2進(jìn)行采樣(高電平代表1，低電平代表0)，根據(jù)采樣數(shù)據(jù)電平高低取得輸出數(shù)據(jù)信息。如果雙方?jīng)]有同步時(shí)鐘的話，那么接收方就不知道采樣周期，也就不能正常的取得數(shù)據(jù)信息。

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3. 幀格式

數(shù)據(jù)傳送速率用波特率來表示，即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)。例如數(shù)據(jù)傳送速率為120字符/秒，而每一個(gè)字符為10位(1個(gè)起始位，7個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)校驗(yàn)位，1個(gè)結(jié)束位)，則其傳送的波特率為10×120=1200字符/秒=1200波特。數(shù)據(jù)通信格式如下圖：

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其中各位的意義如下：

• 起始位：先發(fā)出一個(gè)邏輯”0”信號(hào)，表示傳輸字符的開始。
• 數(shù)據(jù)位：可以是5~8位邏輯”0”或”1”。如ASCII碼(7位)，擴(kuò)展BCD碼(8位)。小端傳輸
• 校驗(yàn)位：數(shù)據(jù)位加上這一位后，使得“1”的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)(偶校驗(yàn))或奇數(shù)(奇校驗(yàn))
• 停止位：它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志?？梢允?位、1.5位、2位的高電平。
• 空閑位：處于邏輯“1”狀態(tài)，表示當(dāng)前線路上沒有資料傳送。

注：異步通信是按字符傳輸?shù)?，接收設(shè)備在收到起始信號(hào)之后只要在一個(gè)字符的傳輸時(shí)間內(nèi)能和發(fā)送設(shè)備保持同步就能正確接收。

下一個(gè)字符起始位的到來又使同步重新校準(zhǔn)(依靠檢測(cè)起始位來實(shí)現(xiàn)發(fā)送與接收方的時(shí)鐘自同步的)

關(guān)于RS-232、RS-422、RS-485等標(biāo)準(zhǔn)，大家可以參考文章《一篇文章了解什么是串口，UART、RS-232、RS-422、RS-485 》

4. Exynos4412 Uart

本文討論UART 是基于Cortex-A9架構(gòu)的Exynos4412 為例。

1)特性

• Exynos4412 中UART，有4 個(gè)獨(dú)立的通道，每個(gè)通道都可以工作于中斷模式或DMA 模式，即UART 可以發(fā)出中斷或 DMA 請(qǐng)求以便在UART 、CPU 間傳輸數(shù)據(jù)。使用系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)，Exynos4412 的 UART 波特率可以達(dá)到 4Mbps 。每個(gè)UART通道包含兩個(gè)FIFO用來接收和發(fā)送：
• 通道 0有 256 字節(jié)的發(fā)送 FIFO 和 256 字節(jié)的接收FIFO
• 通道 1、4有 64 字節(jié)的發(fā)送 FIFO 和 64 字節(jié)的接收FIFO
• 通道 2、3有 16 字節(jié)的發(fā)送FIFO 和 16 字節(jié) 的接收 FIFO 。

UART include:

• 波特率可以通過編程進(jìn)行 。
• 紅外接收/發(fā)送
• 每個(gè)通道支持停止位有 1位、 2位
• 數(shù)據(jù)位有 5、6、7或 8位

每個(gè)UART還包括

• 波特率發(fā)生器、發(fā)送器、接收器、控制邏輯組成。

2)Uart控制器

功能模塊

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每個(gè)UART包含一個(gè)波特率產(chǎn)生器，發(fā)送器，接收器和一個(gè)控制單元，如上圖所示：

• 發(fā)送數(shù)據(jù) CPU 先將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送FIFO 中，然后 UART 會(huì)自動(dòng)將FIFO 中的數(shù)據(jù)復(fù)制到“發(fā)送移位器” (Transmit Shifter )中，發(fā)送移位器將數(shù)據(jù)一位一位地發(fā)送到 TxDn 數(shù)據(jù)線上 (根據(jù)設(shè)定的格式，插入開始位 、校驗(yàn)和停止)。
• 接收數(shù)據(jù) “移位器” (Receive Shifter )將 RxDn 數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)一位一位的接收進(jìn)來，然后復(fù)制到FIFO 中， CPU即可從中讀取數(shù)據(jù)。

UART是以異步方式實(shí)現(xiàn)通信的，其采樣速度由波特率決定，波特率產(chǎn)生器的工作頻率可以由PCLK(外圍設(shè)備頻率)，F(xiàn)CLK/n(CPU工作頻率的分頻)，UEXTCLK(外部輸入時(shí)鐘)三個(gè)時(shí)鐘作為輸入頻率，波特率設(shè)置寄存器是可編程的，用戶可以設(shè)置其波特率決定發(fā)送和接收的頻率。

發(fā)送器和接收器包含了64Byte的FIFO和數(shù)據(jù)移位器。UART通信是面向字節(jié)流的，待發(fā)送數(shù)據(jù)寫到FIFO之后，被拷貝到數(shù)據(jù)移位器(1字節(jié)大小)里，數(shù)據(jù)通過發(fā)送數(shù)據(jù)管腳TXDn發(fā)出。

同樣道理，接收數(shù)據(jù)通過RXDn管腳來接收數(shù)據(jù)(1字節(jié)大小)到接收移位器，然后將其拷貝到FIFO接收緩沖區(qū)里。

(1)數(shù)據(jù)發(fā)送 發(fā)送的數(shù)據(jù)幀可編程的，它的一個(gè)幀長(zhǎng)度是用戶指定的，它包括一個(gè)開始位，5~8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)可選的奇偶校驗(yàn)位和1~2個(gè)停止位，數(shù)據(jù)幀格式可以通過設(shè)置ULCONn寄存器來設(shè)置。發(fā)送器也可以產(chǎn)生一個(gè)終止信號(hào)，它是由一個(gè)全部為0的數(shù)據(jù)幀組成。在當(dāng)前發(fā)送數(shù)據(jù)被完全傳輸完以后，該模塊發(fā)送一個(gè)終止信號(hào)。在終止信號(hào)發(fā)送后，它可以繼續(xù)通過FIFO(FIFO)或發(fā)送保持寄存器(NON-FIFO)發(fā)送數(shù)據(jù)。

(2)數(shù)據(jù)接收 同樣接收端的數(shù)據(jù)也是可編程的，接收器可以偵測(cè)到溢出錯(cuò)誤奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤，幀錯(cuò)誤和終止條件，每個(gè)錯(cuò)誤都可以設(shè)置一個(gè)錯(cuò)誤標(biāo)志。• 溢出錯(cuò)誤 ：在舊數(shù)據(jù)被讀取到之前，新數(shù)據(jù)覆蓋了舊數(shù)據(jù) • 奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤：接收器偵測(cè)到了接收數(shù)據(jù)校驗(yàn)結(jié)果失敗，接收數(shù)據(jù)無效 • 幀錯(cuò)誤 ：接收到的數(shù)據(jù)沒有一個(gè)有效的停止位，無法判定數(shù)據(jù)幀結(jié)束 • 終止條件 ：RxDn接收到保持邏輯0狀態(tài)持續(xù)長(zhǎng)于一個(gè)數(shù)據(jù)幀的傳輸時(shí)間

(3)自動(dòng)流控AFC(Auto Float Control) UART0和UART1支持有nRTS和nCTS的自動(dòng)流控。在AFC情況下，通信雙方nRTS和nCTS管腳分別連接對(duì)方的nCTS和nRTS管腳。通過軟件控制數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收。在開啟AFC時(shí)，發(fā)送端接收發(fā)送前要判斷nCTS信號(hào)狀態(tài)，當(dāng)接收到nCTS激活信號(hào)時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)幀。該nCTS管腳連接對(duì)方nRTS管腳。接收端在準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)幀前，其接收器FIFO有大于32個(gè)字節(jié)的空閑空間，nRTS管腳會(huì)發(fā)送激活信號(hào)，當(dāng)其接收FIFO小于32個(gè)字節(jié)的空閑空間，nRTS必須置非激活狀態(tài)。

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3)選擇時(shí)鐘源

Exynos4412 UART的時(shí)鐘源有八種選擇：XXTI 、XusbXTI 、SCLK_HDMI24M 、SCLK_USBPHY0 、 SCLK_HDMIPHY 、SCLKMPLL_USER_T 、SCLKEPLL 、SCLKVPLL ，由 CLK_SRC_PERIL0 寄存器控制。

選擇好時(shí)鐘源后，還可以通過 DIVUART0 ～4設(shè)置分頻系數(shù)，由 CLK_DIV_PERIL0 寄存器控制。從分頻器得到的時(shí)鐘被稱為SCLK UART 。

SCLK UART 經(jīng)過上圖中的“ UCLK Generator”后，得到UCLK ，它的頻率就是UART 的波特率。“ Generator UCLK Generator ”通過這 2個(gè)寄存器來設(shè)置：UBRDIVn(UART BAUD RATE DIVISOR) 、UFRACVALn 。

4)UART配置寄存器

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ULCONn

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• bite [6] 紅外模式 選擇串口0是否使用紅外模式：0 = 正常通信模式 1 = 紅外通信模式
• bite [5:3] 校驗(yàn)?zāi)Ｊ?設(shè)置串口0在數(shù)據(jù)接收和發(fā)送時(shí)采用的校驗(yàn)方式：0xx = 無校驗(yàn) 100 = 奇校驗(yàn) 101 = 偶校驗(yàn) 110 = 強(qiáng)制校驗(yàn)/檢測(cè)是否為1 111 = 強(qiáng)制校驗(yàn)/檢測(cè)是否為0
• [2] 停止位 設(shè)置串口0停止位數(shù)：0 = 每個(gè)數(shù)據(jù)幀一個(gè)停止位 1 = 每個(gè)數(shù)據(jù)幀二個(gè)停止位
• [1:0] 數(shù)據(jù)位 設(shè)置串口0數(shù)據(jù)位數(shù)：00 = 5個(gè)數(shù)據(jù)位 01 = 6個(gè)數(shù)據(jù)位 10 = 7個(gè)數(shù)據(jù)位 11 = 8個(gè)數(shù)據(jù)位

該寄存器我們通用的配置是：

ULCON2 = 0x3; //Normal mode, No parity,One stop bit,8 data bits 

UCONn

• [15:12] FCLK分頻因子 當(dāng)UART0選擇FCLK作為時(shí)鐘源時(shí)，設(shè)置其FCLK的分頻因子 UART0 工作時(shí)鐘頻率 = FCLK/ FCLK分頻因子 + 6
• [11:10] UART時(shí)鐘源選擇 選擇UART0的工作時(shí)鐘PCLK，UEXTCLK，F(xiàn)CLK/n：00,10 = PCLK 01 = UEXTCLK 11 = FCLK/n 當(dāng)選擇FCLK/n作為UART0工作時(shí)鐘時(shí)還要做其它設(shè)置，具體請(qǐng)讀者自行查看硬件手冊(cè)
• [9] 發(fā)送數(shù)據(jù)中斷產(chǎn)生類型 設(shè)置UART0中斷請(qǐng)求類型，在非FIFO傳輸模式下，一旦發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)為空，立即產(chǎn)生中斷信號(hào)，在FIFO傳輸模式下達(dá)到發(fā)送數(shù)據(jù)觸發(fā)條件時(shí)立即產(chǎn)生中斷信號(hào)：0 = 脈沖觸發(fā) 1 = 電平觸發(fā)
• [8] 接收數(shù)據(jù)中斷產(chǎn)生類型 設(shè)置UART0中斷請(qǐng)求類型，在非FIFO傳輸模式下，一旦接收到數(shù)據(jù)，立即產(chǎn)生中斷信號(hào)，在FIFO傳輸模式下達(dá)到接收數(shù)據(jù)觸發(fā)條件時(shí)立即產(chǎn)生中斷信號(hào)：0 = 脈沖觸發(fā) 1 = 電平觸發(fā)
• [7] 接收數(shù)據(jù)超時(shí) 設(shè)置當(dāng)接收數(shù)據(jù)時(shí)，如果數(shù)據(jù)超時(shí)，是否產(chǎn)生接收中斷：0 = 不開啟超時(shí)中斷 1 = 開啟超時(shí)中斷 10 = 7個(gè)數(shù)據(jù)位 11 = 8個(gè)數(shù)據(jù)位
• [6] 接收數(shù)據(jù)錯(cuò)誤中斷 設(shè)置當(dāng)接收數(shù)據(jù)時(shí)，如果產(chǎn)生異常，如傳輸中止，幀錯(cuò)誤，校驗(yàn)錯(cuò)誤時(shí)，是否產(chǎn)生接收狀態(tài)中斷信號(hào)：0 = 不產(chǎn)生錯(cuò)誤狀態(tài)中斷 1 = 產(chǎn)生錯(cuò)誤狀態(tài)中斷
• [5] 回送模式 設(shè)置該位時(shí)UART會(huì)進(jìn)入回送模式，該模式僅用于測(cè)試 0 = 正常模式 1 = 回送模式
• [4] 發(fā)送終止信號(hào) 設(shè)置該位時(shí)，UART會(huì)發(fā)送一個(gè)幀長(zhǎng)度的終止信號(hào)，發(fā)送完畢后，該位自動(dòng)恢復(fù)為0 0 = 正常傳輸 1 = 發(fā)送終止信號(hào)
• [3:2] 發(fā)送模式 設(shè)置采用哪個(gè)方式執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖區(qū) 00 = 無效 01 = 中斷請(qǐng)求或查詢模式 10 = DMA0請(qǐng)求
• [1:0] 接收模式 設(shè)置采用哪個(gè)方式執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入接收緩沖區(qū) 00 = 無效 01 = 中斷請(qǐng)求或查詢模式 10 = DMA0請(qǐng)求

該寄存器通用配置為：

UCON2 = 0x5;  //Interrupt request or polling mode 

一般裸機(jī)情況下，采用輪詢模式。

UTRSTATn

UTRSTAT n寄存器用來表明數(shù)據(jù)是否已經(jīng)發(fā)送完畢、是否已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)，格式如下圖所示，上面說的“緩沖區(qū)”，其實(shí)就是下圖中的 FIFO ，不使用 FIFO 功能時(shí)可以認(rèn)為其深度為 1。

當(dāng)我們讀取數(shù)據(jù)時(shí)，就輪詢檢查bit[0]置1之后，然后再從URXHn寄存器讀取數(shù)據(jù);當(dāng)我們讀取數(shù)據(jù)時(shí)，就輪詢檢查bit[1]置1之后，然后再向UTXHn寄存器寫入數(shù)據(jù)來發(fā)送數(shù)據(jù);

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UTXHn寄存器(UART TRANSMIT BUFFER REGISTER)

CPU 將數(shù)據(jù)寫入這個(gè)寄存器， UART即會(huì)將它保存到緩沖區(qū)中，并自動(dòng)發(fā)送出去。

URXHn寄存器(UART RECEIVE BUFFER REGISTER)

當(dāng) UART 接收到數(shù)據(jù)時(shí)，讀取這個(gè)寄存器，即可獲得數(shù)據(jù)。

UFRACVALn 計(jì)算波特率

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根據(jù)給定的波特率、所選擇時(shí)鐘源頻率，可以通過以下公式計(jì)算 UBRDIVn 寄存器 (n 為 0～4，對(duì)應(yīng) 5個(gè) UART 通道 )的值。

UBRDIVn = (int)( UART clock / ( buad rate x 16) ) – 1 

上式計(jì)算出來的 UBRDIVn 寄存器值不一定是整數(shù)， UBRDIVn 寄存器取其整數(shù)部分，小部分由 UFRACVALn 寄存器設(shè)置， UFRACVALn 寄存器的引入，使產(chǎn)生波特率更加精確。「【舉例】」當(dāng)UART clock為100MHz時(shí)，要求波特率為115200 bps，則：

100000000/(115200 x 16) – 1 = 54.25 – 1 = 53.25 
    UBRDIVn = 整數(shù)部分 = 53                
    UFRACVALn/16 = 小數(shù)部分 = 0.25 
    UFRACVALn = 4 

5)電路圖

外設(shè)電路圖：

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SP3232EEA 用來將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232電平。我們使用的是COM2。

外設(shè)與核心板連接電路圖

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可見UART的收發(fā)引腳連接到了GPA上，打開exynos4412芯片手冊(cè)：

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我們只需要將GPA1 的低8位設(shè)置為0x22。

6.實(shí)例代碼

裸機(jī)代碼，主要實(shí)現(xiàn)uart_init()、putc()、getc()這三個(gè)函數(shù)。

uart_init()

該函數(shù)主要配置UART的，波特率115200，數(shù)據(jù)位：8，奇偶校驗(yàn)位：0，終止位：1，不設(shè)置流控。

如下圖：是運(yùn)行在windows下常用的串口工具配置信息，配置信息必須完全一致。

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putc()

該函數(shù)是向串口發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)data，他的實(shí)現(xiàn)邏輯就是輪詢檢查寄存器UART2.UTRSTAT2 ，判斷其bite【1】是否置1，如果置1，則向UART2.UTXH2存入要發(fā)送的數(shù)據(jù)即可。

getc()

該函數(shù)是從串口接收一個(gè)數(shù)據(jù)data，他的實(shí)現(xiàn)邏輯就是輪詢檢查寄存器UART2.UTRSTAT2 ，判斷其bite【0】是否置1，如果置1，說明數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，則可以從寄存器UART2.URXH2取出數(shù)據(jù)。

代碼

/* 
 * UART2 
 */ 
typedef struct { 
    unsigned int ULCON2; 
    unsigned int UCON2; 
    unsigned int UFCON2; 
    unsigned int UMCON2; 
    unsigned int UTRSTAT2; 
    unsigned int UERSTAT2; 
    unsigned int UFSTAT2; 
    unsigned int UMSTAT2; 
    unsigned int UTXH2; 
    unsigned int URXH2; 
    unsigned int UBRDIV2; 
    unsigned int UFRACVAL2; 
    unsigned int UINTP2; 
    unsigned int UINTSP2; 
    unsigned int UINTM2; 
}uart2; 
#define UART2 ( * (volatile uart2 *)0x13820000 ) 
/* GPA1 */ 
typedef struct { 
    unsigned int CON; 
    unsigned int DAT; 
    unsigned int PUD; 
    unsigned int DRV; 
    unsigned int CONPDN; 
    unsigned int PUDPDN; 
}gpa1; 
#define GPA1 (* (volatile gpa1 *)0x11400020) 
void uart_init() 
{ /*UART2 initialize*/ 
 GPA1.CON = (GPA1.CON & ~0xFF ) | (0x22); //GPA1_0:RX;GPA1_1:TX 
 UART2.ULCON2 = 0x3; //Normal mode, No parity,One stop bit,8 data bits 
 UART2.UCON2 = 0x5;  //Interrupt request or polling mode 
 //Baud-rate : src_clock:100Mhz 
 UART2.UBRDIV2 = 0x35; 
 UART2.UFRACVAL2 = 0x4; 
} 
void putc(const char data) 
{ while(!(UART2.UTRSTAT2 & 0X2)); 
 UART2.UTXH2 = data; 
 if (data == '\n') 
   putc('\r'); 
} 
char getc(void) 
{ char data; 
 while(!(UART2.UTRSTAT2 & 0x1)); 
 data = UART2.URXH2; 
 if ((data == '\n')||(data == '\r')) 
 { 
   putc('\n'); 
   putc('\r'); 
 }else 
   putc(data); 
 return data; 
} 

puts/gets

void puts(const  char  *pstr) 
{ while(*pstr != '\0') 
  putc(*pstr++); 
} 
void gets(char *p) 
{ char data; 
 while((data = getc())!= '\r') 
 {  if(data == '\b') 
  {p--; 
  } 
  *p++ = data; 
 } 
 if(data == '\r') 
 *p++ = '\n'; 
 *p = '\0'; 
} 

7.如何裸機(jī)程序可以支持printf函數(shù)

首先看下文件的目錄結(jié)構(gòu)：

代碼架構(gòu)

老規(guī)矩，關(guān)注，后臺(tái)回復(fù)【armprintf】，就可以得到代碼。

這里我們只貼出部分文件的代碼。

「cpu/start.s」改文件主要是實(shí)現(xiàn)異常向量表，實(shí)現(xiàn)各個(gè)模式的棧初始化

.text 
.global _start 
_start: 
  b  reset 
  ldr  pc,_undefined_instruction 
  ldr  pc,_software_interrupt 
  ldr  pc,_prefetch_abort 
  ldr  pc,_data_abort 
  ldr  pc,_not_used 
  ldr  pc,=irq_handler 
  ldr  pc,_fiq 
 
_undefined_instruction: .word  _undefined_instruction 
_software_interrupt: .word  _software_interrupt 
_prefetch_abort:  .word  _prefetch_abort 
_data_abort:   .word  _data_abort 
_not_used:    .word  _not_used 
_irq:     .word  irq_handler 
_fiq:     .word  _fiq 
 
 
reset: 
 
 ldr r0,=0x40008000 
 mcr p15,0,r0,c12,c0,0  @ 協(xié)處理器指令設(shè)置異常向量表地址 
 
 
init_stack: 
  ldr  r0,stacktop         /*get stack top pointer*/ 
 
 /********svc mode stack********/ 
  mov  sp,r0 
  sub  r0,#128*4          /*512 byte  for irq mode of stack*/ 
 /****irq mode stack**/ 
  msr  cpsr,#0xd2 
  mov  sp,r0 
  sub  r0,#128*4          /*512 byte  for irq mode of stack*/ 
 /***fiq mode stack***/ 
  msr  cpsr,#0xd1 
  mov  sp,r0 
  sub  r0,#0 
 /***abort mode stack***/ 
  msr  cpsr,#0xd7 
  mov  sp,r0 
  sub  r0,#0 
 /***undefine mode stack***/ 
  msr  cpsr,#0xdb 
  mov  sp,r0 
  sub  r0,#0 
   /*** sys mode and usr mode stack ***/ 
  msr  cpsr,#0x10 
  mov  sp,r0             /*1024 byte  for user mode of stack*/ 
 
  b  main @跳轉(zhuǎn)到c語言的main函數(shù) 
 
 .align 4 
 
 /****  swi_interrupt handler  ****/ 
 
 
 /****  irq_handler  ****/ 
irq_handler: 
 
 sub  lr,lr,#4 
 stmfd sp!,{r0-r12,lr} 
 .weak do_irq   @該函數(shù)可以沒有定義 
 bl do_irq  @跳轉(zhuǎn)到中斷入口 
 ldmfd sp!,{r0-r12,pc}^ 
 
stacktop:    .word   stack+4*512 @定義棧頂 
.data 
 
stack:  .space  4*512  @分配一塊棧空間 

「lib/printf.c」

該文件主要實(shí)現(xiàn)打印函數(shù)printf一些格式控制，一些字符串轉(zhuǎn)換算數(shù)運(yùn)算需要借助頭文件ctype.h、stdarg.h中一些宏。其中vsprintf 具體的實(shí)現(xiàn)我們就不再詳解，有興趣讀者自行研究。

…… 
void printf (const char *fmt, ...) 
{ 
 va_list args; 
 unsigned int i; 
 char printbuffer[100]; 
 va_start (args, fmt); 
 
 /* For this to work, printbuffer must be larger than 
  * anything we ever want to print. 
  */ 
 i = vsprintf (printbuffer, fmt, args);//對(duì)輸入的參數(shù)進(jìn)行格式整理 
 va_end (args); 
 puts (printbuffer); //調(diào)用上一章我們封裝的puts函數(shù)實(shí)現(xiàn)向串口打印書字符串 
} 

「main.c」該文件可以直接調(diào)用printf()函數(shù)來打印信息了。

void  delay_ms(unsigned int num) 
{ 
    int i,j; 
    for(i=num; i>0;i--) 
 for(j=1000;j>0;j--) 
  ; 
} 
/* 
 *  裸機(jī)代碼，不同于LINUX 應(yīng)用層， 一定加循環(huán)控制 
 */ 
 
int main (void) 
{ 
 int i = 0; 
 while (1) { 
  printf("aaaaaaaaaaaaa\n"); 
  delay_ms(500); 
 } 
   return 0; 
} 

「Makefile」

CROSS_COMPILE = arm-none-eabi- 
NAME =gcd 
CFLAGS=-mfloat-abi=softfp -mfpu=vfpv3 -mabi=apcs-gnu -fno-builtin  -fno-builtin-function -g -O0 -c  -I ./include -I ./lib                                                   
LD = $(CROSS_COMPILE)ld 
CC = $(CROSS_COMPILE)gcc 
OBJCOPY = $(CROSS_COMPILE)objcopy 
OBJDUMP = $(CROSS_COMPILE)objdump 
OBJS=./cpu/start.o ./driver/uart.o  \ 
        ./driver/_udivsi3.o ./driver/_divsi3.o ./driver/_umodsi3.o main.o ./lib/printf.o  
#=============================================================================# 
all:  $(OBJS) 
 $(LD)  $(OBJS) -T map.lds -o $(NAME).elf 
 $(OBJCOPY)  -O binary  $(NAME).elf $(NAME).bin  
 $(OBJDUMP) -D $(NAME).elf > $(NAME).dis  
%.o: %.S  
 $(CC) $(CFLAGS) -c -o  $@ $< 
%.o: %.s  
 $(CC) $(CFLAGS) -c -o  $@ $< 
%.o: %.c 
 $(CC) $(CFLAGS) -c -o  $@ $< 
clean: 
 rm -rf $(OBJS) *.elf *.bin *.dis *.o