嵌入式串口通信设计

湖南文理学院

课程设计报告

课程名称：嵌入式系统课程设计

专业班级：通信工程11101班学号（2位）学生姓名：石春波

指导教师：王丽娟

完成时间：2014年6月5日

报告成绩：

湖南文理学院制

嵌入式Linux 系统的串口通信研究

摘要

嵌入式是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可剪裁，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。随着嵌入式系统的发展和大规模应用，为了提升系统的整体性能，必须实现PC机和嵌入式计算机之间的通信。在实际开发应用中，串口通信是不可缺少的部分。

目前嵌入式系统与PC机之间一种非常重要而且普遍应用的通信方式。本文通过基于2410F 的嵌入式串口通信的实现,按照嵌入式系统的软、硬件结构组成,较为详细地介绍了串口通信的硬件电路和软件实现方法。通过与计算机串口间的接，实现在ARM 平台上，传输速率115200bps，接收来自串口（通过超级终端）的字符并将接收到的字符发送到超级终端，实现监测。与外部设备通信的基本功能。

关键字：嵌入式系统，串口通信，Linux系统

目录

前言------------------------------------------------------------------------------------------------ - 3-

一、串口通信概述 ----------------------------------------------------------------------- - 4 -

1.1 串口通信的原理 ----------------------------------------------------------------- - 4 -

1.2 串口通信的开发工具 -------------------------------------------------------- - 4 -

1.2.1 2410F硬件平台简介------------------------------------------------------- - 5 -

1.2.2 ARM简介------------------------------------------------------------------ - 5 -

1.2.3 Linux系统简介------------------------------------------------------- - 6 -

1.3 串口通信的基本任务 -------------------------------------------------------- - 7 -

二、系统分析--------------------------------------------------------------------------------- - 8-

2.1 RS-232C标准--------------------------------------------------------------- - 8 -

2.2 系统硬件结构原理------------------------------------------------------- - 15 -

三、串口驱动程序设计 ------------------------------------------------------------- - 16 -

3.1 串口操作需要的头文件 --------------------------------------------------- - 16 -

3.2 打开串口--------------------------------------------------------------------------- - 16 -

3.3 串口设置--------------------------------------------------------------------------- - 17 -

3.4 串口读写--------------------------------------------------------------------------- - 19 -

3.5 关闭串口--------------------------------------------------------------------------- - 21 -

四、总结 -------------------------------------------------------------------------------------- - 22 - 参考文献 -------------------------------------------------------------------------------------- - 23 - 附录 ------------------------------------------------------------------------------------------ - 24 -

前言

串口通信是指外设和计算机间，通过数据信号线、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，但其传输速度比并行传输低。

嵌入式系统的硬件平台构架、实时嵌入式操作系统的移植，为今后嵌入式系统的后继开发提供了一个嵌入式平台。基于嵌入式系统设计原理的嵌入式开发平台的设计的总体方案，从硬件和软件两个方面讲述了嵌入式系统的设计思想和方法，及其可行性的论证。嵌入式系统硬件平台的设计与调试，着重叙述了硬件平台的整体设计方案，包括各个设计模块的选型与接口电路的设计。随着世界科技水平的发展，嵌入式系统以其小型、专用、易携带、可靠性高的特点，已经在各个领域得到了广泛的应用，如军事国防、消费电子、通信设备、工业控制等。随着嵌入式系统软硬件技术的飞速发展，其应用领域必将更为广阔，嵌入式系统的研究将会有非常广泛的前景。本课题既可以使电子专业学生对ARM920T的嵌入式串口通信系统的实际应用有深入的了解，更重要的是培养了我们的软硬件动手能力，是我们所学专业知识、理论、技能和培养学生独立完成基本科研任务能力的一个综合检验，具有一定的效果和意义。

一、串口通信概述

所谓串口通信，是指外设和计算机间使用一根数据信号线（另外需要地线），数据在一根数据信号线上一位一位进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。

串口传输是二进制代码序列在一条信道上以位（元码）为单位，按时间顺序且按位传输的通信方式。串行传输时，发送端按位发送，接收端按位接受，同时还要对所传输的位加以确认，所以收发双方要采取同步措施，否则接受端将不能正确区分出所传输的数据。

串口通信不但能实现计算机与嵌入式开发板之间的数据传输，而且还能实现计算机对嵌入式开发板的控制。若采用普通单片机,对外部设备的访问就需要利用复杂的汇编语言进行编程或者使用C 51 自己编写设备的初始化以及读写访问程序,这样的过程不仅复杂,而且不利于大规模的开发和设计。ARM 与8051 等普通单片机相比,具有开发简单、灵活,而且性能稳定、功能易于扩展等一系列优势,因而在汽车电子、手持设备、无线领域和航空航天等嵌入式系统中得到广泛的应用。

将Linux 移植到ARM 嵌入式处理器后,可以利用操作系统中提供的系统调用把串口及其他外设当成普通文件进行操作,读写方便,因此进行相应开发可以提高系统编程效率,而且还可以简化调试的复杂程度。

1.1 串口通信的原理

串行端口的本质功能是作为CPU和串行设备间的编码转换器。当数从CPU经过串行端口发送出去时，字节数据转换为串行的位。在接收数据时，串行的位被转换为字节数据。串口是系统资源的一部分,应用程序要使用串口进行通信,必须在使用之前向操作系统提出申请要求(打开串口),通信完成后必须释放资源(关闭串口)。

1.2 串口通信的开发工具

本次开发采用的硬件平台是ARM920T处理器的2410F，开发系统平台是Lin ux系统。

1.2.1 2410F硬件平台简介

2410F 是基于三星ARM9 嵌入式处理器S3C2410 处理器的一款开发平台，“F”指基于2410 的第六代开发套件。系统运行在202M 的主2410F 是基于三星ARM9 嵌入式处理器S3C2410 处理器频下发挥出色的性能。可以完成MP3，MPG，VOIP 等工作。2410 资源丰富适合ARM 处理器的初学者学习使用。2410F 上面使用的核心模块体积小资源丰富，IO 充足还可以应用在二次开发的产品当中。这款设备主要包括核心板与底板两个部分，核心板采用6 层PCB 设计、底板采用2 层PCB 板设计，核心器件是基于目前业内主流使用的SAMSUNG ARM9S3C2410 处理器，主频202MHz，配套的存储器，网卡等设备；底板主要是各类型的接口。

S3C2410处理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T处理器核，采用0.18um制造工艺的32位微控制器。该处理器拥有：独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache，MMU，支持TFT的LCD控制器，NAND