USART硬件及接收驱动的详细说明

 USART硬件及接收驱动的详细说明

杨晔   2003－2－16   ver0.1
                               2003－2－19   ver0.2
notice：以下的说明都是针对skyeye中的UART模拟部份，并不是真实的硬件，两者还是有区别的，所以如果要把skyeye的程序移植到真实的硬件上，请参考硬件手册作修改！


一、skyeye对USART所作的模拟为：
目前仅模拟了UART0（当然加上UART1也是很容易的，只要去掉一个注释），UART0的基址为0xfffd0000，下面是偏移量。

US_RPR：0x30 存放指向接收缓冲区地址的指针（注意本寄存器是只写的！！）
       注意本寄存器的工作原理！：每接收一个字符，rpr会加1，即指向缓冲区的下一个位置。所以为清晰安全起见，一般在UART ISR的最后会把rpr重新设置为指向缓冲区头部。


US_RCR：0x34 存放接收缓冲区大小（1－65535），如果设为0就是停止USART的接收。
       注意本寄存器的工作原理！：每接收一个字符，rcr会减1。所以在ISR中要看实际rpr指向的缓冲区中收了多少字符，就应该用rcr的预设值（如256）减去rcr的当前值得到字符个数。然后从接收缓冲读取字符。一般在UART ISR的最后会把rcr重新设为预设值如256。

US_TPR：0x38 存放指向发送缓冲区地址的指针
US_TCR：0x3c 存放发送缓冲区大小（1－65535），如果设为0就是停止USART的发送。此寄存器被写入后立即开始发送US_TPR指向的buf中的tcr个字符。（skyeye里发送就是打印）

只读寄存器：
US_CSR：0x14
USART状态寄存器。目前读该寄存器的返回值为 0B100000x01x。其中的前两个1（9位和2位上）表示USART可以发送（TXRDY），这两位在skyeye中始终为1。最后一位是接收状态，根据是否接收到数据决定。如果没有输入，最低位为0，CSR＝0B1000000010；如果rcr不为0 ，则3位和0位（RXRDY）上都为1，表明接收到输入字符，也就是CSR＝0B1000001011。总结起来CSR只有以上两种状态值。
     但是这里引入了问题：
如果用户设置了rcr寄存器等待接收字符，但还没有输入，此时的rcr>0，那么如果读csr寄存器会发现RxRdy位也为1，即还没有输入csr的状态就成了有输入；
或者用户设置rcr寄存器为10，skyeye又接收了10个字符，此时rcr寄存器为0，读出的csr寄存器的RxRdy为0，明明有输入了但csr的状态确是无输入。   
以上两个问题，说明目前不能用csr寄存器来判断UART的输入状态。

只写寄存器：
US_THR：0x1c
        USART发送寄存器，写入此寄存器的字符被立即发送（在skyeye中就是打印）。


二、skyeye内部机制：
   在io_do_cycle中，如果rcr>0，就会检查键盘当前有没有输入，没有立即返回。如果有输入，则根据输入字符的个数从键盘读取n个字符存放到rpr指向的内存中，rcr＝rcr－n，然后raise usart 的输入中断。

三、本接收驱动的说明：
   目前本驱动仅处理USART的接收部份，发送部份依然用liming原来的at91_usart.c和skyeye_printf。
   驱动分为下层硬件部份serial.c和上层serialucos.c两部份。

1、下层硬件部份有三个模块：
void UART0ISR(void);   
//uart0 的接收isr，负责从硬件接收缓冲区receive_buf（设定为256个字节的深度）读出接收到的字符，并放入上层的ucos环形缓冲区中。

void CommRxIntDis(INT8U ch);  
//关闭usart0的接收中断

void CommRxIntEn(INT8U ch);   
//初始化usart0，并打开接收中断。这里的初始化就是写rcr＝256，rpr＝&receive_buf[0]。
打开和关闭中断是处理的AIC中断控制器的imr寄存器，见aic部份。参数ch是指明控制usart0还是usart1，目前只处理usart0，但为了将来的扩展还是保留了一个参数。

2、上层ucos部份主要是建立了环形接收缓冲区，并使用信号量来控制接收，如下：
void CommPutRxChar (INT8U ch, INT8U c)；
//由ISR调用，负责把从硬件接收到的字符放入环形缓冲区，并发出信号量唤醒等待uart输入的任务。

BOOLEAN CommIsEmpty (INT8U ch)
//检查环形缓冲区是否为空，使用这个函数可以实现轮询式uart输入。ch依然是指明控制usart0还是usart1。

void CommInit (void)
//初始化环形缓冲队列，主要是对COMM_RING_BUF结构定义的UART0BUF进行初始化。

INT8U CommGetChar (INT8U ch, INT16U time_out, INT8U *err)
//这是整个接收驱动对外界的接口。任务调用此函数，如果环形缓冲队列中有字符，立即返回该字符，如果没有，任务休眠（有timeout时间，time_out为0则永远等待），直到有字符输入发出信号量唤醒任务，或者timeout到期返回NULL。

环形缓冲区结构：
typedef struct {
    INT16U     RingBufRxCtr;          /* Number of characters in the Rx ring buffer              */
    OS_EVENT *RingBufRxSem;          /* Pointer to Rx semaphore    */
    INT8U     *RingBufRxInPtr;        /* Pointer to where next character will be inserted        */
    INT8U     *RingBufRxOutPtr;      /* Pointer from where next character will be extracted */
    INT8U      RingBufRx[COMM_RX_BUF_SIZE]; /* Ring buffer character storage (Rx)                 */
} COMM_RING_BUF;