ARM中基于DMA的高效UART通讯及其应用（2） 软件设计, 直流电机, 机器人, 控制器, 传感器

yuyang911220

４、基于DMA和中断相结合的通讯软件设计
在以S3C44B0X为核心组成的移动机器人中，采用3路PWM定时器驱动3个直流电机，通用的GPIO口和A/D口连接外部的红外和超声以及激光传感器，使用UART0完成与上位机（PC）的数据交换，这些数据是单向的（从上位机发送给S3c44b0x），主要是上位机传给机器人控制器的各种命令信息，但是命令信息的发送时间上是不具有规律性的，即间隔时间不定。为了充分的利用CPU，减少数据丢失的风险，我们利用UART的DMA模式来完成数据的接收。软件部分主要是针对具体的应用，对DMA控制器以及UART作适当的初始化。UART的初始化比较简单，主要是通讯数据格式、波特率等的设置，这些与其他控制器相同，只要设置相关的寄存器即可。注意UART设置成不使用自动流控制，不使用红外线传输模式，关键要注意UART0设置成DMA模式而不是中断模式，并且要使能FIFO缓冲区（根据需要，使用16字节的接收缓冲区），这样在接收缓冲区满时，会产生DMA请求而不是中断请求。限于篇幅，具体的寄存器定义以及串行口的初始化不做详悉介绍，可以参考文献[1][2]。
DMA控制器的初始化也比较简单，主要是相关寄存器的设置。与BDMA0相关的在本系统中用到的寄存器以及相关定义见表1，具体寄存器的名称定义以及物理地址见参考文献[1][2]。
表1  S3c44b0x的BDMA相关寄存器的定义


在初始化时要正确设置目标（缓冲区的）首地址、数据传输的方向、源寄存器的首地址、地址指针是否递增以及递增方向、DMA计数器等等。相关代码以及注释如下：
#define  RAM_ADDRESS  0xc200000  //定义接收数据的缓冲区，根据硬件而定。在我们的系统中扩展的SDRAM 存储空间从0x0C00000~0x0C7fffff，占用S3c44b0x的bank 6。
#define  size  16  //定义DMA的计数器，根据需要设定，可以选择的选项是４、８、２和16
char *Buf;
Buf=(unsigned char*) RAM_ADDRESS;  //指针指向起始地址
BDISRC0=(11<<28)+(int)(rURxH0);    /*以字节为单位传送；因为DMA操作时是将UART的寄存器中的数据读出放置到设定的缓冲区，所以源寄存器的地址应该是固定到；UART的接收保存寄存器rURxH0，同时位[29:28]应该设置成 0b11。*/
BDIDES0=(10<<30)+(01<<28)+ Buf); /*传输方向模式设定为从内部设备（UART口）到外部存储器(SDRAM)，目标存储器(SDRAM)使用地址递增的方向，将数据顺次放置到缓冲区中*/
BDICNT0=(10<<30)+(1<<26)+(3<<22)+(1<<21)+(0& lt;<20)+size;/*设置UART0使用BDMA0通道，在DMA计数到0时自动重载和自动启动，计数结束产生中断，每次DMA操作移动 16字节数据到设定地缓冲区*/
BDICNT0 |= (1<<20);//使能DMA
BDCON0 = 0x0<<2;//允许外部DMA请求
数据接收：这一部分工作由初始化好后的DMA控制器依靠硬件来完成。接收数据不定时，初始化UART0的接收缓冲区为16字节，当接收缓冲区满时，会产生DMA请求，然后在DMA控制器的控制下，将UART的接收FIFO中的16字节的数据转移到指定的缓冲区中（SRAM）,当数据转移完毕（DMA 计数到0）后，要做两件事情：一是自动重载和自动启动，即自动重新设置好目标（缓冲区）首地址和源地址（UART接收寄存器）以及DMA计数器，准备好下次DMA请求；另外产生DMA中断。DMA中断服务程序要做的工作很简单，只要对全局标志RECEIVE_FLAG置位，通知主程序有新的命令需要处理。这样主程序可以直接处理RAM中的数据，而不需要花费时间去读取UART的接收缓冲区。                                 
数据处理：当主程序通过查询全局标志RECEIVE_FLAG，如果为1，则知道有新的命令，可以直接读取命令缓冲区，同时对RECEIVE_FLAG清零。然后按照一定的算法对接收的数据做出解析，这部分内容不做重点讨论。