CortexM0开发 —— LPC11C14的UART使用方法

LPC1100系列微控制器UART  LPC1100系列Cortex-M0微控制器具有一个符合16C550工业标准的异步串行口（UART）。此口同时增加了调制解调器（Modem）接口，DSR、DCD和RI Modem信号是只用于LQFP48和PLCC44封装的管脚配置。 

 特性  

 16字节收发FIFO； 

 寄存器位置符合16C550工业标准；  

 接收器FIFO触发点可为1、4、8和14字节； 

 内置波特率发生器；  

  用于精确控制波特率的小数分频器，并拥有赖以实现软件流控制的自动波特率检测能力和机制；  

 支持软件或硬件流控制执行；  

 包含标准Modem接口信号（CTS、DCD、DTS、DTR、RI、RTS）； 

 支持RS-458/EIA-485的9位模式和输出使能。

【实验步骤】：

先看一下板子上UART的原理图

PL-2303HX是一款UART-USB芯片，这里先不管其原理，我们只学习如何将数据从CPU发送到这个TXD RXD处。

一、LPC11C14 UART 寄存器描述

这里只贴出部分

具体寄存器分析，这里不再阐述，先看一下在头文件中我们这样定义

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1. /*------------- Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) -----------*/  
2. /** @addtogroup LPC11xx_UART LPC11xx Universal Asynchronous Receiver/Transmitter  
3.   @{ 
4. */  
5. typedef struct  
6. {  
7.   union {  
8.   __I  uint32_t  RBR;                   /*!< Offset: 0x000 Receiver Buffer  Register (R/ ) */  
9.   __O  uint32_t  THR;                   /*!< Offset: 0x000 Transmit Holding Register ( /W) */  
10.   __IO uint32_t  DLL;                   /*!< Offset: 0x000 Divisor Latch LSB (R/W) */  
11.   };  
12.   union {  
13.   __IO uint32_t  DLM;                   /*!< Offset: 0x004 Divisor Latch MSB (R/W) */  
14.   __IO uint32_t  IER;                   /*!< Offset: 0x000 Interrupt Enable Register (R/W) */  
15.   };  
16.   union {  
17.   __I  uint32_t  IIR;                   /*!< Offset: 0x008 Interrupt ID Register (R/ ) */  
18.   __O  uint32_t  FCR;                   /*!< Offset: 0x008 FIFO Control Register ( /W) */  
19.   };  
20.   __IO uint32_t  LCR;                   /*!< Offset: 0x00C Line Control Register (R/W) */  
21.   __IO uint32_t  MCR;                   /*!< Offset: 0x010 Modem control Register (R/W) */  
22.   __I  uint32_t  LSR;                   /*!< Offset: 0x014 Line Status Register (R/ ) */  
23.   __I  uint32_t  MSR;                   /*!< Offset: 0x018 Modem status Register (R/ ) */  
24.   __IO uint32_t  SCR;                   /*!< Offset: 0x01C Scratch Pad Register (R/W) */  
25.   __IO uint32_t  ACR;                   /*!< Offset: 0x020 Auto-baud Control Register (R/W) */  
26.        uint32_t  RESERVED0;  
27.   __IO uint32_t  FDR;                   /*!< Offset: 0x028 Fractional Divider Register (R/W) */  
28.        uint32_t  RESERVED1;  
29.   __IO uint32_t  TER;                   /*!< Offset: 0x030 Transmit Enable Register (R/W) */  
30.        uint32_t  RESERVED2[6];  
31.   __IO uint32_t  RS485CTRL;             /*!< Offset: 0x04C RS-485/EIA-485 Control Register (R/W) */  
32.   __IO uint32_t  ADRMATCH;              /*!< Offset: 0x050 RS-485/EIA-485 address match Register (R/W) */  
33.   __IO uint32_t  RS485DLY;              /*!< Offset: 0x054 RS-485/EIA-485 direction control delay Register (R/W) */  
34.   __I  uint32_t  FIFOLVL;               /*!< Offset: 0x058 FIFO Level Register (R) */  
35. } LPC_UART_TypeDef;  
36. /*@}*/ /* end of group LPC11xx_UART */  

相关宏定义（部分）

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1. ****************************************************************************/  
2. #ifndef __UART_H   
3. #define __UART_H  
4.   
5. #define RS485_ENABLED   0  
6. #define TX_INTERRUPT    0       /* 0 if TX uses polling, 1 interrupt driven. */  
7. #define MODEM_TEST      0  
8.   
9. #define IER_RBR         (0x01<<0)  
10. #define IER_THRE        (0x01<<1)  
11. #define IER_RLS         (0x01<<2)  
12.   
13. #define IIR_PEND        0x01  
14. #define IIR_RLS         0x03  
15. #define IIR_RDA         0x02  
16. #define IIR_CTI         0x06  
17. #define IIR_THRE        0x01  
18.   
19. #define LSR_RDR         (0x01<<0)  
20. #define LSR_OE          (0x01<<1)  
21. #define LSR_PE          (0x01<<2)  
22. #define LSR_FE          (0x01<<3)  
23. #define LSR_BI          (0x01<<4)  
24. #define LSR_THRE        (0x01<<5)  
25. #define LSR_TEMT        (0x01<<6)  
26. #define LSR_RXFE        (0x01<<7)  
27.   
28. #define UART0_RBUF_SIZE 64  

二、UART的初始化

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1. /***************************************************************************** 
2. ** Function name:       UARTInit 
3. ** 
4. ** Descriptions:        Initialize UART0 port, setup pin select, 
5. **                      clock, parity, stop bits, FIFO, etc. 
6. ** 
7. ** parameters:          UART baudrate 
8. ** Returned value:      None 
9. **  
10. *****************************************************************************/  
11. void UARTInit(uint32_t baudrate)  
12. {  
13.   uint32_t Fdiv;  
14.   uint32_t regVal;  
15.   
16.   UARTTxEmpty = 1;  
17.   UARTCount = 0;  
18.     
19.   NVIC_DisableIRQ(UART_IRQn);  
20.   
21.   LPC_IOCON->PIO1_6 &= ~0x07;    /*  UART I/O config */  
22.   LPC_IOCON->PIO1_6 |= 0x01;     /* UART RXD */  
23.   LPC_IOCON->PIO1_7 &= ~0x07;      
24.   LPC_IOCON->PIO1_7 |= 0x01;     /* UART TXD */  
25.   
26.   /* Enable UART clock */  
27.   LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<12);  
28.   LPC_SYSCON->UARTCLKDIV = 0x1;     /* divided by 1 */  
29.   
30.   LPC_UART->LCR = 0x83;             /* 8 bits, no Parity, 1 Stop bit */  
31.   regVal = LPC_SYSCON->UARTCLKDIV;  
32.   Fdiv = ((SystemAHBFrequency/regVal)/16)/baudrate ;    /*baud rate */  
33.   
34.   LPC_UART->DLM = Fdiv / 256;                              
35.   LPC_UART->DLL = Fdiv % 256;  
36.   LPC_UART->LCR = 0x03;      /* DLAB = 0 */  
37.   LPC_UART->FCR = 0x07;      /* Enable and reset TX and RX FIFO. */  
38.   
39.   /* Read to clear the line status. */  
40.   regVal = LPC_UART->LSR;  
41.   
42.   /* Ensure a clean start, no data in either TX or RX FIFO. */  
43.   while (( LPC_UART->LSR & (LSR_THRE|LSR_TEMT)) != (LSR_THRE|LSR_TEMT) );  
44.   while ( LPC_UART->LSR & LSR_RDR )  
45.   {  
46.     regVal = LPC_UART->RBR;  /* Dump data from RX FIFO */  
47.   }  
48.    
49.   /* Enable the UART Interrupt */  
50.   NVIC_EnableIRQ(UART_IRQn);  
51.   
52. #if TX_INTERRUPT  
53.   LPC_UART->IER = IER_RBR | IER_THRE | IER_RLS;  /* Enable UART interrupt */  
54. #else  
55.   LPC_UART->IER = IER_RBR | IER_RLS; /* Enable UART interrupt */  
56. #endif  
57.   return;  
58. }  

CortexM0 中UART与CPIO口复用，这里看到用到了PIO1_6 与PIO1_7

1、对IO口进行设置

以PIO1_7寄存器为例

可以看到低3位用于配置管脚功能 001为TXD，PIO1_6配置也相同

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1. LPC_IOCON->PIO1_6 &= ~0x07;    /*  UART I/O config */  
2. LPC_IOCON->PIO1_6 |= 0x01;     /* UART RXD */  
3. LPC_IOCON->PIO1_7 &= ~0x07;    
4. LPC_IOCON->PIO1_7 |= 0x01;     /* UART TXD */  

2、时钟设置

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1. /* Enable UART clock */  
2.   LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<12);  
3.   LPC_SYSCON->UARTCLKDIV = 0x1;     /* divided by 1 */  

3、设置波特率、数据位

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1. LPC_UART->LCR = 0x83;             /* 8 bits, no Parity, 1 Stop bit */  
2. regVal = LPC_SYSCON->UARTCLKDIV;  
3. Fdiv = ((SystemAHBFrequency/regVal)/16)/baudrate ;  /*baud rate */  

4、UART相应配置

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1. LPC_UART->DLM = Fdiv / 256;                            
2. LPC_UART->DLL = Fdiv % 256;  
3. LPC_UART->LCR = 0x03;        /* DLAB = 0 */  
4. LPC_UART->FCR = 0x07;        /* Enable and reset TX and RX FIFO. */  

第4行 FCR为 FIFO控制寄存器。控制UART  FIFO的使用和模式 

5、使能中断等操作

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1.   /* Read to clear the line status. */  
2.   regVal = LPC_UART->LSR;  
3.   
4.   /* Ensure a clean start, no data in either TX or RX FIFO. */  
5.   while (( LPC_UART->LSR & (LSR_THRE|LSR_TEMT)) != (LSR_THRE|LSR_TEMT) );  
6.   while ( LPC_UART->LSR & LSR_RDR )  
7.   {  
8.     regVal = LPC_UART->RBR;  /* Dump data from RX FIFO */  
9.   }  
10.    
11.   /* Enable the UART Interrupt */  
12.   NVIC_EnableIRQ(UART_IRQn);  
13.   
14. #if TX_INTERRUPT  
15.   LPC_UART->IER = IER_RBR | IER_THRE | IER_RLS;  /* Enable UART interrupt */  
16. #else  
17.   LPC_UART->IER = IER_RBR | IER_RLS; /* Enable UART interrupt */  
18. #endif  

LCR寄存器作用

三、发送数据

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1. /***************************************************************************** 
2. ** Function name:       UARTSend 
3. ** 
4. ** Descriptions:        Send a block of data to the UART 0 port based 
5. **                      on the data length 
6. ** 
7. ** parameters:          buffer pointer, and data length 
8. ** Returned value:      None 
9. **  
10. *****************************************************************************/  
11. void UARTSend(uint8_t *BufferPtr, uint32_t Length)  
12. {  
13.     
14.   while ( Length != 0 )  
15.   {  
16.       /* THRE status, contain valid data */  
17. #if !TX_INTERRUPT  
18.       while ( !(LPC_UART->LSR & LSR_THRE) );  
19.       LPC_UART->THR = *BufferPtr;  
20. #else  
21.       /* Below flag is set inside the interrupt handler when THRE occurs. */  
22.       while ( !(UARTTxEmpty & 0x01) );  
23.       LPC_UART->THR = *BufferPtr;  
24.       UARTTxEmpty = 0;  /* not empty in the THR until it shifts out */  
25. #endif  
26.       BufferPtr++;  
27.       Length--;  
28.   }  
29.   return;  
30. }  

四、接收数据

       这里利用中断

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1. /***************************************************************************** 
2. ** Function name:       UART_IRQHandler 
3. ** 
4. ** Descriptions:        UART interrupt handler 
5. ** 
6. ** parameters:          None 
7. ** Returned value:      None 
8. **  
9. *****************************************************************************/  
10. void UART_IRQHandler(void)  
11. {  
12.   uint8_t IIRValue, LSRValue;  
13.   uint8_t Dummy = Dummy;  
14.   
15.   IIRValue = LPC_UART->IIR;  
16.       
17.   IIRValue >>= 1;         /* skip pending bit in IIR */  
18.   IIRValue &= 0x07;         /* check bit 1~3, interrupt identification */  
19.   if (IIRValue == IIR_RLS)      /* Receive Line Status */  
20.   {  
21.     LSRValue = LPC_UART->LSR;  
22.     /* Receive Line Status */  
23.     if (LSRValue & (LSR_OE | LSR_PE | LSR_FE | LSR_RXFE | LSR_BI))  
24.     {  
25.       /* There are errors or break interrupt */  
26.       /* Read LSR will clear the interrupt */  
27.       UARTStatus = LSRValue;  
28.       Dummy = LPC_UART->RBR; /* Dummy read on RX to clear  
29.                                 interrupt, then bail out */  
30.       return;  
31.     }  
32.     if (LSRValue & LSR_RDR) /* Receive Data Ready */              
33.     {  
34.       /* If no error on RLS, normal ready, save into the data buffer. */  
35.       /* Note: read RBR will clear the interrupt */  
36.       UARTBuffer[UARTCount++] = LPC_UART->RBR;  
37.       if (UARTCount >= UART0_RBUF_SIZE)  
38.       {  
39.         UARTCount = 0;      /* buffer overflow */  
40.       }   
41.     }  
42.   }  
43.   else if (IIRValue == IIR_RDA) /* Receive Data Available */  
44.   {  
45.     /* Receive Data Available */  
46.     UARTBuffer[UARTCount++] = LPC_UART->RBR;  
47.     if (UARTCount >= UART0_RBUF_SIZE)  
48.     {  
49.       UARTCount = 0;        /* buffer overflow */  
50.     }  
51.   }  
52.   else if (IIRValue == IIR_CTI) /* Character timeout indicator */  
53.   {  
54.     /* Character Time-out indicator */  
55.     UARTStatus |= 0x100;        /* Bit 9 as the CTI error */  
56.   }  
57.   else if (IIRValue == IIR_THRE)    /* THRE, transmit holding register empty */  
58.   {  
59.     /* THRE interrupt */  
60.     LSRValue = LPC_UART->LSR;        /* Check status in the LSR to see if 
61.                                 valid data in U0THR or not */  
62.     if (LSRValue & LSR_THRE)  
63.     {  
64.       UARTTxEmpty = 1;  
65.     }  
66.     else  
67.     {  
68.       UARTTxEmpty = 0;  
69.     }  
70.   }  
71.   return;  
72. }  

下面学习一下UART中断

对于UART接口来说，有两种情况可以触发UART接收中断：接收字节数达到接收FIFO的触发点（RDA）、接收超时（CTI）。

(1) 接收字节数达到接收FIFO中的触发点（RDA）

     LPC1100系列Cortex-M0微控制器UART接口具有16字节的接收FIFO，接收触发点可以设置为1、4、8、14字节，当接收到的字节数达到接收触发点时，便会触发中断。

     通过UART FIFO控制寄存器U0FCR，将接收触发点设置为“8字节触发”。那么当UART接收8个字节时，便会触发RDA中断（注：在接收中断使能的前提下）。

下面看一下IIR

五、其他操作补充

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1. /******************************************************************************* 
2. * Function Name  : UART0_PutChar 
3. * Description    : Send a char to uart0 channel. 
4. * Input          : c 
5. * Output         : None 
6. * Return         : None 
7. *******************************************************************************/  
8. void UART0_PutChar(char ch)  
9. {  
10.   while(!(LPC_UART->LSR & LSR_THRE));  
11.   LPC_UART->THR = ch;  
12. }  
13.   
14. /******************************************************************************* 
15. * Function Name  : uart0_sendstring 
16. * Description    : Send string to uart0 channel. 
17. * Input          : pString  --  string 
18. * Output         : None 
19. * Return         : None 
20. *******************************************************************************/  
21. void UART0_PutString(char *pString)  
22. {  
23.   while(*pString)  
24.   {  
25.     UART0_PutChar(*pString++);  
26.   }  
27. }  
28.   
29. /******************************************************************************* 
30. * Function Name  : UART0_printf 
31. * Description    : print format string. 
32. * Input          : fmt 
33. * Output         : None 
34. * Return         : None 
35. *******************************************************************************/  
36. void UART0_printf(char *fmt, ...)  
37. {  
38.   char      uart0_pString[101];  
39.   va_list   uart0_ap;  
40.   
41.   va_start(uart0_ap, fmt);  
42.   vsnprintf(uart0_pString, 100, fmt, uart0_ap);  
43.   UART0_PutString(uart0_pString);  
44.   va_end(uart0_ap);  
45. }  
46.   
47. /******************************************************************************* 
48. * Function Name  : UART0_GetChar 
49. * Description    : print format string. 
50. * Input          : fmt 
51. * Output         : None 
52. * Return         : None 
53. *******************************************************************************/  
54. uint8_t UART0_GetChar(uint8_t *ch)  
55. {  
56.   if(UART_op != UARTCount)  
57.   {  
58.     *ch = UARTBuffer[UART_op];  
59.     UART_op ++;  
60.     if(UART_op >= UART0_RBUF_SIZE)  
61.       UART_op = 0;  
62.   
63.     return 1;  
64.   }  
65.   
66.   return 0;  
67. }