一、S5PV210的串口控制器

S5PV210的串口控制器的相关内容，在用户手册的section8.1章节。

（1）串口控制器包含transmitter模块和receiver模块，两部分功能彼此独立。transmitter模块负责向外部发送信息，receiver模块负责从外部接收信息到210内部。

（2）串口控制器是接在APB总线上的。

（3）transmitter模块由发送缓冲区和发送移位器构成。主板需要发送信息时，首先将信息进行编码形成二进制流，然后将一帧数据写入发送缓冲区，发送移位器会自动从发送缓冲区中读取一帧数据，然后自动移位（移位的目的是将一帧数据的各个位分别拿出来）将其发送到Tx通信线上。我们编程的时候，初始化串口之后，只需要将数据写入缓冲区即可，硬件会自动完成发送过程。

（4）receiver模块由接收缓冲区和接收移位器构成。当通过串口线向主板发送信息时，信息通过Rx通信线进入接收移位器，然后接收移位器自动移位将该二进制位存入接收缓冲区。当接收完一帧数据，receiver模块会产生一个中断给CPU，CPU接收到中断后得知receiver模块已经接收一帧数据，于是去读取这帧数据。

（5）串口底层的工作（比如怎么移位的、怎么定义起始位的、TTL电平还是RS232电平等）对程序员是隐藏的，软件工程师对串口的操作接口就是（输入与输出）缓冲区，而缓冲区的实质就是寄存器，因此对串口的操作最后还是表现为对寄存器的读写。

（6）波特率发生器，作用是产生串口发送/接收的节拍时钟。波特率发生器本质是一个时钟分频器。它的工作需要源时钟（因为串口控制器是接在APB总线上的，所以源时钟由APB总线提供），然后它的内部将源时钟进行分频（软件设置寄存器来配置）得到目标时钟，然后再用这个目标时钟产生波特率（硬件自动的）。

（7）自动流控（AFC，Auto Flow Control）的设计目的，是让串口通信变得更可靠，在发送方速率比接收方快的时候，流控可以保证发送和接收不会漏掉东西。但是现在有更好更高级的通讯方式（比如usb、internet），串口基本被废弃了。现在串口的主要用途，是SoC通过串口来输出调试信息。由于调试信息不是关键性信息，而且由于硬件的发展，串口本身速度已经相对很慢，硬件本身可以协调发送和接收速率，因此流控已经失去意义。

二、串口的高级功能

串口的基本功能如一所述，由于技术的发展，串口新添了一些高级功能，在像210这类的高级SoC的串口控制器中，都有下面这些高级功能。

1、FIFO模式及其作用

典型的串口设计，发送/接收缓冲区只有1字节，每次发送/接收只能处理1帧数据。这样在单片机中没什么问题，但是到复杂SoC中（一般有操作系统的）就会出现问题，会导致效率低下，因为CPU需要不断切换上下文。

解决方案就是扩展（串口控制器的）发送/接收缓冲区，比如将发送/接收缓冲器设置为64字节，CPU一次性给发送缓冲区64字节的待发送数据，然后transmitter慢慢发送，发送完再找CPU要64字节数据。但是串口控制器本来的发送/接收缓冲区是1字节长度，所以做了一个变相的扩展，即FIFO。这个缓冲区之所以叫FIFO，是因为该缓冲区的工作方式类似于FIFO这种数据结构。

2、DMA模式及其作用

DMA是英文direct memory access的缩写，中文名是“直接内存访问”。DMA模式要解决的问题与上面的FIFO模式要解决的问题一致，就是串口发送/接收要频繁地折腾CPU，造成CPU反复切换上下文，导致系统效率低下。DMA技术的核心就是在交换数据时不需要CPU参与，模块自己完成。

传统的串口工作方式（无FIFO无DMA）效率是最低的，适合低端单片机。高端单片机上CPU事务繁忙，所以都需要串口能够自己完成大量数据发送/接收。FIFO模式是一种轻量级的解决方案，DMA模式适合大量数据迸发式的发送/接收时。

3、IrDA模式及其用法

IrDA即红外线通信（电视机、空调遥控器就是红外通信的）。发送方（固定间隔时间）向接收方发送红外信号或者不发送红外信号，接收方通过判断有无红外线信号来接收1和0。

红外通信和串口通信非常像，都是每隔固定时间发送1或者0给接收方，因此S5PV210就利用串口通信来实现红外发送和接收。S5PV210的某个串口支持IrDA模式，开启红外模式后，只需要向串口写数据，这些数据就会以红外光的方式向外发射出去（当然是需要一些外部硬件支持的），然后接收方接收这些红外数据即可解码得到所发送的信息。

三、串行通信与中断的关系

串口通信分为发送/接收2部分，其中发送方一般不需要（但也可以使用）中断，来完成数据的发送，接收方必须（其实也可以轮询方式接收）使用中断来接收。

（1）发送方使用中断

发送方先设置好中断并绑定一个中断处理程序，然后发送方丢一帧数据给transmitter模块，transmitter模块需要耗费一段时间来发送这一帧数据，这段时间内发送方CPU可以切换到别的任务，等transmitter模块发送完成后会产生一个TXD中断，通知CPU去执行事先绑定的中断处理程序，在中断处理程序中CPU给transmitter模块放一帧数据，然后CPU切换离开。

（2）发送方不使用中断

发送方事先禁止TXD中断，发送方CPU给一帧数据到transmitter模块，然后transmitter模块耗费一段时间来发送这帧数据，这段时间CPU没有切换去做别的事情，一直在等待数据发送完成，发送完成后CPU再给它一帧数据继续发送，直到所有数据发完。

CPU是怎么知道transmitter模块已经发送完了？有一个状态寄存器，状态寄存器中有一个位叫发送缓冲区空标志，transmitter模块发送完成（发送缓冲区空了）就会给这个标志位置位，CPU通过不断查询这个标志位为1还是0，得知发送是否已经完成。

（3）接收方必须使用中断

因为串口通信是异步的，异步的意思就是说发送方占主导权。发送方随时想发就能发，而接收方只有时刻等待才不会丢失数据。这个差异使得发送方可以不用中断来发送数据，而接收方不得不使用中断模式来接收数据。

四、S5PV210串口的时钟信号

（1）串口通信为什么需要时钟？

因为串口通信需要一个固定的波特率，所以transmitter模块和receiver模块都需要一个时钟信号。

（2）S5PV210的时钟信号从哪里来？

外部APB总线（PCLK_PSYS，66MHz）提供源时钟信号，然后串口控制器里的波特率发生器进行分频，得到一个低频时钟，这个时钟就是给transmitter模块和receiver模块使用的。

（3）如何设置串口的时钟信号？

第一，为串口控制器选择源时钟，一般选择为PCLK_PSYS，也可以是SCLK_UART。

第二，设置波特率发生器的2个寄存器UBRDIVn、UDIVSLOTn。UBRDIVn寄存器用来设置波特率，UDIVSLOTn用来辅助设置（目的是为了校准波特率）。