数据通信传输模式 - uart是什么意思?认识uart串口

　　数据通信传输模式

　　在数据通信过程中，发送方和接收方为了实现数据的正确发送和接收，通常会有一个状态寄存器来描述当前数据接收和发送状态，当发送方有数据发送时，会查看发送状态寄存器，看是否允许发送数据（如果上一次数据还没有发送完毕，不允许继续数据发送），在发送允许情况下再送出新数据。同样，接收端通过查看接收状态寄存器，确定是否有新数据到达，如果有数据到达，将去接收数据缓冲区读取数据。

　　（1）轮询模式

　　通过程序执行流，不停的检测状态寄存器的结果，如果当前可发送或接收，则发送或接收数据。其过程可以用下面伪代码来表示。

　　; 轮询方式实现数据发送伪代码

　　Send（）{

　　While（1）{

　　if（发送状态 == 可发送）

　　执行数据发送操作;

　　}

　　}

　　; 轮询方式实现数据接收伪代码

　　Receive（）{

　　While（1）{

　　if（接收状态 == 有数据到达）

　　执行数据接收操作;

　　}

　　}

　　由程序可知，这种方式实现简单，但在进行数据接收和发送时都要进入循环检查状态寄存器的值，当没有数据到达或数据不可发送时，CPU会一直空转，其它程序又得不到CPU的执行权，很影响系统的效率。

　　（2）中断模式

　　中断方式是指，当数据到达或数据可发送时，产生中断，通知CPU去发送或接收数据，这种方式将通信硬件和CPU独立出来，通信硬件只有在发送或接收条件准备好之后中，才通知CPU去处理数据，在通信条件没有准备好的时候，CPU去处理其它程序，显然这种方式更合理，这种方式要求通信硬件要求比较高，需要支持产生中断信号。

　　（3）DMA模式

　　通常实现数据的转移或拷贝时，CPU将从源地址处复制数据到寄存器，然后将寄存器数据再写入目的地址处，该复制过程需要CPU来执行。S3C2440支持DMA传输模式，DMA传输是指在CPU不干涉的情况下，DMA硬件自动实现数据的转移和复制，在DMA传输过程中，CPU几乎不用干涉，这样可以让CPU安心的去做自己的事情。虽然如此，但是DMA在传输数据过程中要占用总线，在大批数据传输时，系统总线会被DMA通道占用，也会影响系统的效率。S3C2440 UART控制器支持DMA方式传输串口通信数据。

　　S3C2440 UART控制器

　　S3C2440 UART控制器，提供了三个独立的异步串行I/O端口，每个端口都可以在中断模式或DMA模式下工作，换而言之，UART可以生成中断或DMA请求用于CPU和UART之间的数据传输。UART串口挂接在APB总线上，APB总线最高可以达到50MHz工作频率，在使用APB时钟频率时可以达到最高115.2Kbps波特率的通信速度。如果UART串口接收外部设备提供UEXTCLK（外部时钟），UART可以在更高的速度下工作。每个UART串口在接收装置和发送装置里分别包含一个64Byte的FIFO缓冲区，用于缓存发送数据和接收数据。

　　由于UART是串行异步通信方式，因此在UART通信过程中每次只能传输1位（bit），若干位组成一个数据帧（frame），帧是UART通信中最基本单元，它主要包含：开始位，数据位，校验位（如果开启了数据校验，要包含校验位），和停止位，帧结构如图2-58所示。

　　

　　图2-58 UART数据帧结构

　　UART在通信之前要在发送端和接收端约定好帧结构，也就是约定好传输数据帧格式。

　　开始位：必须包含在数据帧中，表示一个帧的开始。

　　数据位：可选5，6，7，8位，该位长度可由编程人员指定。

　　校验位：如果在开启了数据校验时，该位必须指定。

　　停止位：可选1，2位，该位长度可由编程人员指定。

　　通信双方约定好帧格式后，指定同一波特率，以保证双方数据传输的同步。

　　S3C2440 UART串口工作原理

　　每个UART包含一个波特率产生器，发送器，接收器和一个控制单元，如下图所示：

　　

　　图2-59 UART硬件结构

　　UART是以异步方式实现通信的，其采样速度由波特率决定，波特率产生器的工作频率可以由PCLK（外围设备频率），FCLK/n（CPU工作频率的分频），UEXTCLK（外部输入时钟）三个时钟作为输入频率，波特率设置寄存器是可编程的，用户可以设置其波特率决定发送和接收的频率。发送器和接收器包含了64Byte的FIFO和数据移位器。UART通信是面向字节流的，待发送数据写到FIFO之后，被拷贝到数据移位器（1字节大小）里，数据通过发送数据管脚TXDn发出。同样道理，接收数据通过RXDn管脚来接收数据（1字节大小）到接收移位器，然后将其拷贝到FIFO接收缓冲区里。