S3C2440 UART串口驱动

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。
（1）数据发送
发送的数据帧可编程的，它的一个帧长度是用户指定的，它包括一个开始位，5~8个数据位，一个可选的奇偶校验位和1~2个停止位，数据帧格式可以通过设置ULCONn寄存器来设置。发送器也可以产生一个终止信号，它是由一个全部为0的数据帧组成。在当前发送数据被完全传输完以后，该模块发送一个终止信号。在终止信号发送后，它可以继续通过FIFO（FIFO）或发送保持寄存器（NON-FIFO）发送数据。
（2）数据接收
同样接收端的数据也是可编程的，接收器可以侦测到溢出错误奇偶校验错误，帧错误和终止条件，每个错误都可以设置一个错误标志。
l溢出错误是指在旧数据被读取到之前，新数据覆盖了旧数据
l奇偶校验错误是指接收器侦测到了接收数据校验结果失败，接收数据无效
l帧错误是指接收到的数据没有一个有效的停止位，无法判定数据帧结束
l终止条件是指RxDn接收到保持逻辑0状态持续长于一个数据帧的传输时间
（3）自动流控AFC（Auto Float Control）
UART0和UART1支持有nRTS和nCTS的自动流控，UART2不支持流控。在AFC情况下，通信双方nRTS和nCTS管脚分别连接对方的nCTS和nRTS管脚。通过软件控制数据帧的发送和接收。
在开启AFC时，发送端接收发送前要判断nCTS信号状态，当接收到nCTS激活信号时，发送数据帧。该nCTS管脚连接对方nRTS管脚。接收端在准备接收数据帧前，其接收器FIFO有大于32个字节的空闲空间，nRTS管脚会发送激活信号，当其接收FIFO小于32个字节的空闲空间，nRTS必须置非激活状态。如图2-60所示。


图2-60自动流控数据传输
（4）波特率
在UART中波特率发生器为发送器和接收器提供工作时钟。波特率发生器的时钟源可以选择S3C2440A的内部系统时钟(PCLK，FCLK/n)或UEXTCLK（外部时钟源），可以通过设置UCONn寄存器来设置波特率发生器的输入时钟源。通常我们选择使用PCLK作为UART工作时钟。
UART控制器中没有对波特率进行设置的寄存器，而是通过设置一个除数因子，来决定其波特率。其计算公式如下：

UART除数（UBRdivn）= (int)(CLK/(buad rate * 16 )) - 1

其中：UBRdivn的取值范围应该为1~2^16-1。例如：波特率为115200bps，PCLK时钟为其工作频率，采用50MHz，UBRdivn为：

UBRdivn = (int)(50M / (115200 x 16)) - 1 = 26

在系统时钟未初始化时，PCLK = 12MHz，如果波特率采用57600bps，那么UBRdivn为：

UBRdivn = (int)(12M / (57600 x 16)) - 1 = 12

当使用外部时钟源时，如果外部时钟小于PCLK时钟，则UEXTCLK应该设置为0。
（5）波特率的错误容忍率（Baud-Rate Error Torlerance）
数据信号在传输过程中由于外界电磁干扰，信号减弱等原因，当时钟频率较低，传输速率较高时会产生误差，当误差达到一定值时，会出现数据信号不能正常识别，造成通信异常。好比如，在普通列车轨道上试图行驶高速列车一样，由于高速列车对轨道要求很高，当速度达到一定程度，很可能造成事故。业界的波特率的错误容忍率为1.86%(3 / 160)，如果大于该值则应该选择较低的波特率或提高输入时钟频率。
错误容忍率计算公式为：

UART Error = (tUPCLK - tUEXACT)/ tUEXACT * 100%

注：tUPCLK为UART的真实工作时钟频率：tUPCLK = (UBRdivn + 1) * 16 * 1Frame / PCLK
tUEXACT为UART理想工作时钟频率：tUEXACT = 1Frame / baud-rate
其中：1Frame为数据帧的长度=开始位+数据位+可选校验位+停止位
假如，波特率采用115200bps，PCLK时钟为50MHz，波特率除数因子UBRdivn为26（通过前面UBRdivn计算公式算出），采用1个停止位，8个数据位，无校验的8N1方式通信时，其错误容忍率为：

tUPCLK = 27 * 16 * 10 / 50M = 0.0000864
tUEXACT = 10 / 115200 = 0.0000868
UART Error= | 0.0000864 - 0.0000868 | / 0.0000868 = 0.46%

在开发板没有初始化系统时钟前，开发板工作在12MHz下，假如我们将波特率设置为115200bps，采用PCLK为系统默认时钟12MHz，8N1数据帧格式通信，那么：
UBRdivn = (int)(12M / (115200 * 16)) - 1 = 6
其错误容忍率：

tUPCLK = 7 * 16 * 10 / 12M = 0.0000933
tUEXACT = 10 / 115200 = 0.0000868
UART Error = | 0.0000933 - 0.0000868 | / 0.0000868 = 7.5%