UART IC设计分析和总结.docx

UART IC 设计 UART: Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置，UART 是一个并行输入成为串行输出的芯片，通常集成在主板上，多数是16550AFN 芯片。因为计算机内部采用并行数据数据，不能直接把数据发到 Modem，必须经过 UART 整理才能进行异步传输，其过程为：CPU 先把准备写入串行设备的数据放到 UART 的寄存器（临时内存块）中，再通过 FIFO（First Input First Output，先入先出队列）传送到串行设备，若是没有 FIFO，信息将变得杂乱无章，不可能传送到 Modem。 UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 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 RS-232C 数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用 RS-232C 接口的串行设备通信了。作为接口的一部分，UART 还提供以下功能：将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器 件使用。在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。 在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除启停标记。处理由键盘或鼠标发出的 中断信号（键盘和鼠票也是串行设备）。可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。有 一些比较高档的 UART 还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新的 UART 是16550，它可以在计算机需要处理数据前在其缓冲区内存储16字节数据，而通常的 UART 是8250。现在如果您购买一个内置的调制解调器，此调制解调器内部通常就会有16550 UART。 UART 协议的工作特点 数据采样 UART 协议是实现设备之间低速数据通信的标准协议。因发送时不需同时发送时钟，故此协议为异步。UART 链接典型为38400，9600波特 。 如图1，UART 字符格式为1个起始位，5~8个数据位，1个地址位或奇偶位(可选)， 1个停止位。 由于接收器、发送器异步工作，无需联接接收和发送时钟。接收器采取对输入数据流高度采样方式，通常采样为16，并根据采样值确定位值。按惯例，使用16个采样值的中间三个值。 UART 帧区分 UART 一参数 MAX-IDL，用来设置空闲字符的多少。一旦一字符在线上被接收， UART 控制器开始计数接收到的空闲字符。若下一数据字符接收前，一MAX-IDL 多个空闲字符被接收，则产生空闲时间，缓冲区被关闭。顺次对CPU32+核心发出一中断请求，要求从缓冲区接收数据。因此，MAX-IDL 给 UART 模式提供一区分帧的便利方法。 空闲字符按以下公式计算其位数：1(起始)+数据长度(5，6，7，8)+1(若奇偶校验被使用)+停止位(1)。例如，1个(起始)，8位数据，无校验，1个停止位，则空闲字符 MAX-IDL 为10位。 UART 地址识别 多站系统中，网络上可能会有两个以上的站，每个站有一特定的地址。图 2 为此种结构的两个示例。由许多字符构成的帧可被广播，其第一字符做为目的地址。为实现此功能，UART 帧被扩展一位，以区别地址字符和正常数据字符。 UART 可被设置为操作于一多站环境，此环境下，支持以下两种模式： 自动多站模式 当地址于两个预置值之一相匹配时，UART 控制器自动检查到来地 址字符，接收随后的数据。 非自动多站模式 UART 控制器接收所有数据。一地址字符总被写入一新缓冲 区。 综上所述，UART 协议采取一种通过数据采样来确定位值的机理，具有简单准 确的定帧模式，而且广泛用于多站系统中，具有自动多站和非自动多站两种模式， 来区分地址和数据。 几种重要寄存器 在嵌入式开发中，对寄存器的理解和正确配置至关重要。对 MPC860的 UART 协议，有几个重要寄存器，它们是：管足配置寄存器、波特率配置寄存器、通信处理命令寄存器、SCC 通用模式寄存器、发送和接收缓冲区描述器、UART 的特定参数、SCC 协议专用模式寄存器、SCC 协议事件寄存器、UART 屏蔽寄存器。 管足配置寄存器一般是针对收、发两根管足，有开漏寄存器、数据寄存器、数据方向寄存器，它们可被设置为具有串行信道输出的能力和被设置为输入输出口。波特率配置寄存器负责把波特率指向所用的串口和配置波特率大小。通信处理命令寄存器主要用于判断命令的发出是否和阻止传送。SCC 通用模式寄存器主要用于协议的选择和传输格式的配置。发送和接收缓冲区描述器主要用于收发数据和判断接收的是地址还是数据，数据的错误情况等。UART 的特定参数用来部分初始化