ARM⑤——串行通信

一、设备间通信实现

• 传输流程

  起始位——>数据位——>校验位——>停止位 , 发送完成——>空闲状态

• 传输速率——波特率一致

二、UART串口通信

1、串口核心器件

• 发送器（TX）：负责将 CPU 输出的并行数据（如 8 位二进制数）转换成串行数据（逐位传输），并添加通信协议所需的 “起始位、停止位、校验位”。
• 接收器（RX）：负责从外部接收串行数据，逐位解析后转换成并行数据，同时校验数据正确性（如校验位、停止位检测）。
• 波特率发生器：生成稳定的时钟信号，用于同步发送 / 接收的 “位传输速度”（即波特率，需与通信对方一致）。

2、通信协议规定

UART 是 “异步通信”，无时钟线同步，因此通信双方必须预先约定 4 个核心参数，否则数据会解析错误：

1. 波特率：每秒传输的 “比特数”（如 9600bps、115200bps），决定数据传输速度，双方波特率需完全一致（波特率发生器需生成对应时钟）。
2. 数据位：每帧数据中 “有效数据的位数”（常用 8 位，少数场景用 5/6/7/9 位），如 8 位时，每次传输 1 个字节的有效数据。
3. 停止位：每帧数据末尾的 “结束标志”，用于告知接收器 “当前帧已结束”，可配置为 1 位、1.5 位或 2 位（常用 1 位）。
4. 校验位（可选）：用于检测数据传输错误，分为奇校验（数据位 + 校验位的 “1” 的总数为奇数）、偶校验（总数为偶数）、无校验（不添加校验位），双方校验规则需一致。

3、ARM内的具体使用流程

1. 外设原理图查找

   UART——>CON7——>BUF_XuTXD2——>XuTXD2/UART_AUDIO_TXD 发送端

   ​ ——>BUF_XuRXD2——>XuRXD2/UART_AUDIO_RXD 接收端

2. 核心原理图查找

   XuTXD2/UART_AUDIO_TXD——> XuTXD2 / UART_AUDIO_TXD/GPA1_1 发送

   XuTXD2/UART_AUDIO_RXT——> XuTXD2 / UART_AUDIO_TXD/GPA1_0 接收

3. 芯片手册

   使能

   寄存器	地址	Bit	值	备注
   GPA1CON	0x11400020	[7:4]	0x2 = UART_2_TXD	使能串口2输出
   		[3:0]	0x2 = UART_2_RXD	使能串口2接收

   设置

   寄存器	地址	bit	值	备注
   ULCON2	0x13820000	[1:0]	11	传输位=8位
   		[2]	0	1位终止位
   		[5,3]	000	无校验
   		[6]	0	普通模式
   UCON2	0x13820004	[3:2]	01	传输模式：中断、轮询
   		[1:0]	01	接收模式：中断、轮询
   UTRSTATn	0x13820010	[1]	1 or 0	写缓存可用时 该bit位为1
   		[0]	1 or 0	读缓存就绪，该bit为1

   分频计算及初始化

For example, if the Baud rate is 115200 bps and SCLK_UART is 100 MHz, UBRDIVn and UFRACVALn are: 
DIV_VAL = (100000000/(115200  16))–1 = 54.25 – 1    = 53.25 
UBRDIVn = 53 (integer part of DIV_VAL) 
UFRACVALn/16 = 0.25 = 4/16 
Therefore, UFRACVALn = 4

当波特率为115200的时候，串口时钟频率为100MHz ，UBRDIVn 和 UFRACVALn寄存器的公式如上计算。

UBRDIVn ——整数部分

UFRACVALn——小数部分

4. 代码部分

#define GPA1CON (*(volatile unsigned int *)0x11000020)
#define ULCON2 (*(volatile unsigned int *)0x13820000)
#define UCON2 (*(volatile unsigned int *)0x13820004)
#define UBRDIV2 (*(volatile unsigned int *)0x13820028)
#define UFRACVAL2 (*(volatile unsigned int *)0x1382002C)
#define UTXH2 (*(volatile unsigned int *)0x13820020)
#define URXH2 (*(volatile unsigned int *)0x13820024)
#define UTRSTAT2 (*(volatile unsigned int *)0x13820010)



//延时函数
void delay(int n)
{
    volatile int cnt = 0;
    while(n--)
    {
        for(cnt ; cnt < 1024 ; cnt++)
        {}
    }

}


void int_to_string(int num, char *str) {
    int i = 0;          // 字符串索引
    int is_negative = 0; // 标记是否为负数
    unsigned int n;      // 用无符号数处理绝对值（避免-2147483648溢出）

    // 处理负数
    if (num < 0) {
        is_negative = 1;
        n = (unsigned int)(-num);  // 转为无符号数避免溢出
    } else {
        n = (unsigned int)num;
    }

    // 特殊情况：数字为0
    if (n == 0) {
        str[i++] = '0';
    } else {
        // 提取每一位数字（逆序存储）——原本就是while循环，无需修改
        while (n > 0) {
            str[i++] = (n % 10) + '0';  // 数字转ASCII字符
            n /= 10;
        }
    }

    // 添加负号（若为负数）
    if (is_negative) {
        str[i++] = '-';
    }

    // 反转字符串（用while循环替代for循环）
    int j = 0;                  // 初始化左指针
    int half_len = i / 2;       // 计算需要交换的次数
    while (j < half_len) {
        // 交换对称位置的字符
        char temp = str[j];
        str[j] = str[i - 1 - j];
        str[i - 1 - j] = temp;
        j++;  // 移动左指针
    }

    str[i] = '\0';  // 添加字符串终止符
}



//初始化 串口2
void uart_init()
{
    //GPA1使能 UART_2_TX
    GPA1CON = (GPA1CON & (~(0xff << 8))) | (0x22 << 8);
    //ULCON2 数据位 = 8  stop = 0 , 无校验 普通模式
    ULCON2 = (ULCON2 & (~(0x7f << 0))) | (0x3 << 0);
    //UCON2
    UCON2 = (UCON2 & (~(0xf << 0))) | (0x5 << 0);
    //UBRDIV2 分频  这里直接等于是因为其余位都是保留
    UBRDIV2 = 53;
    UFRACVAL2 = 4;

}


//发送单字节数据
void uart_sendChar(char ch)
{
    //判断数据发送 buffer是否为空
    while((UTRSTAT2 & (0x2)) == 0);
    UTXH2 = ch;

}

//发送字符串
void uart_sendStr(char *str)
{
    while(*str != '\0')
    {
        uart_sendChar(*str);
        str++;
    }
}

void uart_sendInteger(int num)
{
    //缓冲区
    char buf[13] = {0};
    int_to_string(num,buf);
    uart_sendStr(buf);
    
}

//接收字符
char uart_getChar()
{
    while((UTRSTAT2 & (0x1)) == 0);
    return (URXH2 & 0xff);
}

void main()
{ 
    char *str = "hello world!";
    int num = 5000;
    uart_init();
    uart_sendStr(str);
    //delay(1024);
    uart_sendInteger(num);
    while(1)
    { 
    }
}