一：基礎(chǔ)知識：
學(xué)過51的同學(xué)都會知道串口通信。串口是計算機上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議,。大多數(shù)計算機包含兩個基于RS232的串口,。串口同時也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議；很多GPIB兼容的設(shè)備也帶有RS-232口,。同時,，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。
串口通信的概念非常簡單,，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（byte）的并行通信慢,，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用另一根線接收數(shù)據(jù),。它很簡單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信,。比如IEEE488定義并行通行狀態(tài)時，規(guī)定設(shè)備線總長不得超過20米,，并且任意兩個設(shè)備間的長度不得超過2米,；而對于串口而言，長度可達(dá)1200米,。典型地,，串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成：（1）地線,，（2）發(fā)送,，（3）接收。由于串口通信是異步的,，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù),。其他線用于握手，但是不是必須的,。串口通信最重要的參數(shù)是波特率,、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。對于兩個進行通信的端口,，這些參數(shù)必須匹配：
a,，波特率：這是一個衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的bit的個數(shù),。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個bit,。當(dāng)我們提到時鐘周期時，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要4800波特率,，那么時鐘是4800Hz,。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為4800Hz。通常電話線的波特率為14400,，28800和36600,。波特率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些值，但是波特率和距離成反比,。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信,，典型的例子就是GPIB設(shè)備的通信。
波特率除數(shù)（baud-rate divisor）是一個22位數(shù),，它由16位整數(shù)和6位小數(shù)組成,。波特率發(fā)生器使用這兩個值組成的數(shù)字來決定位周期。通過帶有小數(shù)波特率的除法器,，在足夠高的系統(tǒng)時鐘速率下,，UART可以產(chǎn)生所有標(biāo)準(zhǔn)的波特率，而誤差很小,。
波特率除數(shù)公式：
BRD ＝ BRDI.BRDF ＝ SystemClock／(16×BaudRate)
其中：
BRD是22位的波特率除數(shù),，由16位整數(shù)和6位小數(shù)組成
BRDI是BRD的整數(shù)部分
BRDF是BRD的小數(shù)部分
SystemClock是系統(tǒng)時鐘（UART模塊的時鐘直接來自SystemClock）
BaudRate是波特率（9600，38400,，115200等）
b,，數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計算機發(fā)送一個信息包,，實際的數(shù)據(jù)不會是8位的,，標(biāo)準(zhǔn)的值是5、7和8位,。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息,。比如，標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是0～127（7位）,。擴展的ASCII碼是0～255（8位）,。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本（標(biāo)準(zhǔn) ASCII碼），那么每個數(shù)據(jù)包使用7位數(shù)據(jù),。每個包是指一個字節(jié)，包括開始/停止位,，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位,。由于實際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語“包”指任何通信的情況,。
c,，停止位：用于表示單個包的最后一位。典型的值為1,，1.5和2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時的,，并且每一個設(shè)備有其自己的時鐘,，很可能在通信中兩臺設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束,，并且提供計算機校正時鐘同步的機會,。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時鐘同步的容忍程度越大,，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時也越慢,。
d，奇偶校驗位：在串口通信中一種簡單的檢錯方式,。有四種檢錯方式：偶、奇,、高和低,。當(dāng)然沒有校驗位也是可以的。對于偶和奇校驗的情況,，串口會設(shè)置校驗位（數(shù)據(jù)位后面的一位）,，用一個值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如,，如果數(shù)據(jù)是011,，那么對于偶校驗，校驗位為0,，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個,。如果是奇校驗，校驗位為1,，這樣就有3個邏輯高位,。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位邏輯高或者邏輯低校驗,。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個位的狀態(tài),，有機會判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。
發(fā)送邏輯對從發(fā)送FIFO讀取的數(shù)據(jù)執(zhí)行“并→串”轉(zhuǎn)換,?？刂七壿嬢敵銎鹗嘉辉谙鹊拇形涣鳎⑶腋鶕?jù)控制寄存器中已編程的配置,，會面緊跟著數(shù)據(jù)位（注意：最低位LSB先輸出）,、奇偶校驗位和停止位。在檢測到一個有效的起始脈沖后,，接收邏輯對接收到的位流執(zhí)行“串→并”轉(zhuǎn)換,。此外還會對溢出錯誤、奇偶校驗錯誤,、幀錯誤和線中止（line-break）錯誤進行檢測,，并將檢測到的狀態(tài)附加到被寫入接收FIFO的數(shù)據(jù)中。
發(fā)送時,，數(shù)據(jù)被寫入發(fā)送FIFO,。如果UART被使能，則會按照預(yù)先設(shè)置好的參數(shù)（波特率,、數(shù)據(jù)位,、停止位、校驗位等）開始發(fā)送數(shù)據(jù),，一直到發(fā)送FIFO中沒有數(shù)據(jù),。一旦向發(fā)送FIFO寫數(shù)據(jù)（如果FIFO未空），UART的忙標(biāo)志位BUSY就有效,，并且在發(fā)送數(shù)據(jù)期間一直保持有效,。BUSY位僅在發(fā)送FIFO為空,，且已從移位寄存器發(fā)送最后一個字符，包括停止位時才變無效,。即UART不再使能,，它也可以指示忙狀態(tài)。在UART接收器空閑時,，如果數(shù)據(jù)輸入變成“低電平”,，即接收到了起始位，則接收計數(shù)器開始運行,，并且數(shù)據(jù)在Baud16的第8個周期被采樣,。如果Rx在Baud16的第8周期仍然為低電平，則起始位有效,，否則會被認(rèn)為是錯誤的起始位并將其忽略,。
如果起始位有效，則根據(jù)數(shù)據(jù)字符被編程的長度,，在Baud16的每第16個周期對連續(xù)的數(shù)據(jù)位（即一個位周期之后）進行采樣,。如果奇偶校驗?zāi)Ｊ绞鼓埽瑒t還會檢測奇偶校驗位,。
最后，如果Rx為高電平,，則有效的停止位被確認(rèn),，否則發(fā)生幀錯誤。當(dāng)接收到一個完整的字符時,，將數(shù)據(jù)存放在接收FIFO中,。FIFO是“First-In First-Out”的縮寫，意為“先進先出”,，是一種常見的隊列操作,。
Stellaris系列ARM的UART模塊包含有2個16字節(jié)的FIFO：一個用于發(fā)送，另一個用于接收,?？梢詫蓚€FIFO分別配置為以不同深度觸發(fā)中斷?？晒┻x擇的配置包括：1/8,、1/4、1/2,、3/4和7/8深度,。例如，如果接收FIFO選擇1/4,，則在UART接收到4個數(shù)據(jù)時產(chǎn)生接收中斷,。
