Linux中裸机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，如何使用串口进行通信的方法。

第一：串口的基本简介

串口又叫做串行接口，通常叫做COM接口，串行接口指的是数据一个一个的顺序传输，通信线路简单。使用两条线即可实现双向通信，一条用于发送，一条用于接收。

UART作为串口的一种，其工作原理也是将数据一位一位的进行传输，发送和接收各用一条线，因此通过 UART 接口与外界相连最少只需要三条线：TXD(发送)、RXD(接收)和 GND(地线)。

各个为含义如下：

空闲位：数据线在空闲状态的时候为逻辑“1”状态，也就是高电平，表示没有数据线空闲，没有数据传输。

起始位：当要传输数据的时候先传输一个逻辑“0”，也就是将数据线拉低，表示开始数据传输。

数据位：数据位就是实际要传输的数据，数据位数可选择 5~8 位，我们一般都是按照字节传输数据的，一个字节 8 位，因此数据位通常是 8 位的。低位在前，先传输，高位最后传输。

奇偶校验位：这是对数据中“1”的位数进行奇偶校验用的，可以不使用奇偶校验功能。停止位：数据传输完成标志位，停止位的位数可以选择 1 位、1.5 位或 2 位高电平，一般都选择 1 位停止位。

波特率：波特率就是 UART 数据传输的速率，也就是每秒传输的数据位数，一般选择 9600、19200、115200 等。

第二：UART的特点

①、兼容 TIA/EIA-232F 标准，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 位或者多节点模式(RS-485)。

④、1 或 2 位停止位。

⑤、可编程的奇偶校验(奇校验和偶校验)。

⑥、自动波特率检测(最高支持 115.2Kbit/S)。

接下来看一下UART几个重要的寄存器，第一个就是 UART 的控制寄存器 1，即UARTx_UCR1(x=1~8)。

第二个寄存器UARTx_UFCR、UARTx_UBIR和UARTx_UBMR,寄存器UARTx_UFCR中要用的是位RFDIV（bit9:7）,用来设置参考

通过这三个寄存器可以设置UART的波特率，波特率的计算公式为：

   

Ref Freq：经过分频以后进入 UART 的最终时钟频率。

UBMR：寄存器 UARTx_UBMR 中的值。

UBIR：寄存器 UARTx_UBIR 中的值。

通过 UARTx_UFCR 的 RFDIV 位、UARTx_UBMR 和 UARTx_UBIR 这三者的配合即可得

到我们想要的波特率。比如现在要设置 UART 波特率为 115200，那么可以设置 RFDIV 为

5(0b101)，也就是 1 分频，因此 Ref Freq=80MHz。设置 UBIR=71，UBMR=3124，根据上面的

公式可以得到：

第三：UART的配置步骤

1、设置 UART1 的时钟源

设置 UART 的时钟源为 pll3_80m，设置寄存器 CCM_CSCDR1 的 UART_CLK_SEL 位为 0

即可。

2、初始化 UART1

初始化 UART1 所使用 IO，设置 UART1 的寄存器 UART1_UCR1~UART1_UCR3，设置内

容包括波特率，奇偶校验、停止位、数据位等等。

4、使能 UART1

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

为 1。

5、编写 UART1 数据收发函数

编写两个函数用于 UART1 的数据收发操作。

第四：代码基本实现

先实现串口的头文件的基写法：

#ifndef _BSP_UART_H
#define_BSP_UART_H


//函数声明
void uart_init(void);
void uart_to_init(void);
void uart_disable(UART_Type *base);
voiduart_enable((UART_Type*base);
#endif

函数声明中，继续编写对应的源文件内容：

#include "uart.h"


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

/*2、初始化UART1*/
uart_disable(UART1);/*先关闭UART1*/
uart_softreset(UART1);/*软件复位UART1*/

UART1->UCR1=0;/*先清除UCR1寄存器*/
UART1->UCR1&=~(1<<14); /* 关闭自动波特率检测 */
/*
 * 设置 UART 的 UCR2 寄存器，设置字长，停止位，校验模式，关闭硬件流控
 * bit14: 1 忽略 RTS 引脚
 * bit8: 0 关闭奇偶校验
 * bit6: 0 1 位停止位
 * bit5: 1 8 位数据位
 * bit2: 1 打开发送
 * bit1: 1 打开接收
 */
 UART1->UCR2|=(1<<14) | (1<<5) | (1<<2) | (1<<1);
 UART1->UCR3|=1<<2; /* UCR3 的 bit2 必须为 1 */
 
 /*
 * 设置波特率
 * 波特率计算公式:Baud Rate = Ref Freq / (16 * (UBMR + 1)/(UBIR+1)) 
 * 如果要设置波特率为 115200，那么可以使用如下参数:
 * Ref Freq = 80M 也就是寄存器 UFCR 的 bit9:7=101, 表示 1 分频
 * 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);/*设置波特率*/
#endif
uart_enable(UART1);/*使能串口*/
}

总结：实现串口的基本功能，对后面利用串口来调试程序，具有重要的实践意义。

审核编辑：汤梓红