ARM中基于DMA的高效UART通訊及其應(yīng)用

　　1、引言

　　由于UART串行口的廣泛應(yīng)用，在傳統(tǒng)的8位和16位的處理器以及32位處理器中，一般都帶有UART串行口。傳統(tǒng)的基于UART的數(shù)據(jù)通訊中，采用的方式一般有兩種，查詢式和中斷式。查詢方式下CPU的負(fù)擔(dān)較重，浪費(fèi)了處理器的能力，不能夠很好的處理其他的事件;中斷方式可以在接收到信息或需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中完成數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。相對(duì)于查詢方式，中斷方式的CPU利用率要高。在CPU任務(wù)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)中，使用中斷方式確實(shí)是一種好方法。但是在復(fù)雜的系統(tǒng)中，比如移動(dòng)機(jī)器人，處理器需要處理串行口通信，多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)的采集以及處理，實(shí)時(shí)軌跡的生成，運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)以及位置閉環(huán)控制等等任務(wù)，牽扯到多個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)分配問(wèn)題。為了保證數(shù)據(jù)發(fā)送與接收的可靠性，需要把UART的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)較高，但是系統(tǒng)可能還有其他的需要更高優(yōu)先級(jí)的中斷，必須保證其定時(shí)的準(zhǔn)確，這樣就有可能造成串行通訊的中斷不能及時(shí)響應(yīng)，從而造成數(shù)據(jù)丟失。為此，筆者在采用S3c44b0x設(shè)計(jì)移動(dòng)機(jī)器人控制器時(shí)，為了保證串行通訊的數(shù)據(jù)及時(shí)可靠的接收，同時(shí)兼顧其它任務(wù)不受影響，采用了基于DMA和中斷方式相結(jié)合的UART串行通信方式。DMA是 Direct Memory Access的縮寫(xiě)，意思是“存儲(chǔ)器直接訪問(wèn)”，它是一種高速的數(shù)據(jù)傳輸操作，允許在外部設(shè)備和存儲(chǔ)器之間直接讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)，即不通過(guò)CPU，也不需要 CPU干預(yù)。整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸操作是在一個(gè)稱作DMA控制器的控制下進(jìn)行的。CPU除了在數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始和結(jié)束時(shí)做一點(diǎn)處理外，在傳輸過(guò)程中可以進(jìn)行其他的工作。這樣，在大部分時(shí)間里，CPU和輸入/輸出設(shè)備都處于并行的操作狀態(tài)。其基本原理可以查閱教科書(shū)，此處不贅述。這里僅介紹S3c44c0x的DMA控制器。

　　2、S3c44b0x中的DMA控制器和UART的特性

　　S3c44b0x采用ARM7TDMI核，具有4 通道的DMA控制器,并且對(duì)應(yīng)有4個(gè)中斷。其中兩個(gè)DMA通道稱做ZDMA(通用DMA)，連接在SSB(系統(tǒng)總線)上，另外兩個(gè)DMA通道稱做 BDMA(橋DMA)，連接于SSB和SPB(外設(shè)總線)之間的接口層。連接于SSB上的ZDMA控制器可以用于從存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器，從存儲(chǔ)器到固定目標(biāo)的 I/O存儲(chǔ)器，和從I/O 設(shè)備到存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳輸。另外的兩個(gè)BDMA 控制器主要作用是在外部存儲(chǔ)器和內(nèi)部外設(shè)之間傳輸數(shù)據(jù)，這里的I內(nèi)部外設(shè)包括SIO，IIS，TIMER和UART等。BDMA與ZDMA可以通過(guò)軟件啟動(dòng),也可以通過(guò)硬件啟動(dòng)。此設(shè)計(jì)中我們使用UART0,與其對(duì)應(yīng)的DMA通道為BDMA0。其控制器框圖如圖1所示。

　　S3c44b0x的UART單元提供2個(gè)獨(dú)立的異步串行I/O口，每個(gè)口均可以工作于中斷模式或者DMA模式，即 UART可以產(chǎn)生內(nèi)部中斷請(qǐng)求或者DMA請(qǐng)求，在CPU的串行I/O口之間傳送數(shù)據(jù)，支持高達(dá)115.2KBPS的傳輸速率，每個(gè)UART通道包含2個(gè) 16位的分別用于發(fā)送和接收的FIFO通道。

　　【詳情參閱：ARM中基于DMA的高效UART通訊及其應(yīng)用】

　　ARM實(shí)現(xiàn)智能來(lái)電顯示器

　　引言

　　目前我國(guó)電話網(wǎng)交換機(jī)傳送主叫識(shí)別信息CID(Calling Identity Delivery) 有兩種方式，較常用的是FSK(頻移鍵控) 方式，另一種是DTMF(雙音多頻) 方式。基于ARM 的來(lái)電號(hào)碼顯示器的實(shí)現(xiàn)方法利用CID 芯片HT9032C 來(lái)解調(diào)FSK 碼，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)液晶顯示、E2PROM存儲(chǔ)和語(yǔ)音播報(bào)電話主叫號(hào)碼等功能，以SPI 串行接口智能顯示鍵盤(pán)控制芯片ZLG7289A 為核心設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)電路可實(shí)現(xiàn)查閱、刪除信息。文章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件流程。實(shí)踐表明，顯示器外圍器件少，抗干擾能力強(qiáng)，使用方便。　　

??????? 1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　整個(gè)系統(tǒng)由5 部分組成，分別是： (1) FSK 信號(hào)解調(diào); (2) 來(lái)電號(hào)碼語(yǔ)音播報(bào); (3) 顯示來(lái)電; (4) 存儲(chǔ)來(lái)電信息; (5) 按鍵控制部分。具體如圖1 所示。

　　圖1 系統(tǒng)組成框圖

　　1.2 系統(tǒng)各組成部分設(shè)計(jì)

　　(1) FSK 信號(hào)解調(diào)。

　　CID 芯片HT9032C 解調(diào)器是***HOLTEK 公司生產(chǎn)的雙列直插、低功耗的接收物理層主叫識(shí)別信息的CMOS 集成電路FSK 解調(diào)芯片，它能滿足Bell 202 和CCITT V.23 標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)1200 波特率FSK數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，且能檢測(cè)鈴流和載波，電話線經(jīng)過(guò)接口電路接到HT9032C 的TIP,RING,RDET1 和RDET2腳，當(dāng)有振鈴信號(hào)來(lái)時(shí)，HT9032C 的RDET 腳觸發(fā)下降沿。在第一次和第二次振鈴之間HT9032C 把邏輯"1" (1200 ± 12) Hz、邏輯"0" (2200 ± 22) Hz、傳輸速率為1200 bit /s 的FSK 信號(hào)解調(diào)成串行異步二進(jìn)制數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測(cè)到有效載波信號(hào)，CDET 觸發(fā)下降沿。在DOUT 腳輸出包括信道占用信號(hào)、標(biāo)志信號(hào)和主叫識(shí)別信號(hào)的所有信號(hào); 在DOUTC 腳只輸出主叫識(shí)別信號(hào)。

　　HT9032C 與ARM9 的具體硬件連線如圖2 所示。

　　圖2 CID 芯片HT9032C 與ARM9 的硬件連線

　　【詳情參閱：ARM實(shí)現(xiàn)智能來(lái)電顯示器】