基于PXA270處理器串口通信的研究

楊曉云

(太原大學教育學院計算機系，山西太原030001)

目前，嵌入式系統已經滲透到日常生活中的各個角落，工業、服務業、消費電子等，如常見到的手機、MP3、掌上電腦(PDA)、數碼相機、機頂盒、電視機、空調器、汽車等都是典型的嵌入式系統。Intel PXA270是Intel公司推出的基于ARM微處理核的嵌入式處理器，它被廣泛地應用于PDA、智能手機等領域，這源于它具有卓越的性能。2007年，微軟正式發布了自己的第六代嵌入式系統工具套裝:Windows Embedded CE 6.0，并完全開放了其核心源代碼。它是高度模塊化的嵌入式操作系統，它可以根據目標設備或平臺的不同特點進行定制。本文利用C++語言制作了一個界面友好的串口通信應用軟件 PL_SOM，使用交叉串口線連接 PC機與PXA270處理器相關接口，借助DNW工具測試PC機與PXA270信息傳遞的內容。該軟件可以應用在PC機與其它具有嵌入式操作系統的ARM處理器上，為PC機與高端處理器串口通信提供了途徑。

1 系統硬件電路設計

1.1 PXA270芯片簡介

PXA270具有較高的主頻，最高可達624MHz。PXA270最引人注目的是加入了Wireless MMX技術，大大提升了多媒體處理能力。同時PXA270還加入了Intel Speed Step動態電源管理技術，在保證CPU性能的情況下，最大限度地降低了移動設備功耗。PXA270處理器內部集成了雙通道16位PCMCIA PC卡/CF控制器;支持8位、16位I/O模式和Memory模式的訪問。存儲系統包括 Flash和SDRAM控制器，內置MMC、SD和SDIO卡控制器，支持MMC卡規范3.2，SD卡規范1.01，SDIO卡規范1.0，既支持一般讀/寫方式，也支持SPI方式。

1.2 RS232串口標準

RS232串口標準是美國EIA(電子工業聯合會)與BELL等公司一起開發的通信協議。RS-232C標準(協議)的全稱是EIA-RS-232C標準，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美國電子工業協會，RS(recommended standard)代表推薦標準，232是標識號，C代表RS232的最新一次修改(1969)，在這之前，有 RS232B、RS232A，它規定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。

1.3 DB-9針串口以及RS232電器特性

DB-9連接器(接頭)又分公頭和母頭，一般PC機上的RS232 DB-9接頭為公頭，設備端的RS232 DB-9接頭以母頭居多(但也有公頭的)，DB-9針串口引腳定義如表1所示。

在TXD和RXD上:邏輯1(MARK)=-3V～-15V;邏輯 0(SPACE)=+3V～ +15V。在 RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上:信號有效(接通，ON狀態，正電壓)=+3V～+15V信號無效(斷開，OFF狀態，負電壓)=-3V～-15V。接通狀態(ON)即信號有效的電平高于 +3V，斷開狀態(OFF)即信號無效的電平低于-3V，也就是當傳輸電平的絕對值大于3V時，電路可以有效地檢查出來，介于-3～+3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認為無意義，因此，實際工作時，應保證電平在±(3～15)V之間。

表1 DB-9針串口引腳定義

1.4 RS 232與PXA270處理器的連接

EIA-RS-232C是用正負電壓來表示邏輯狀態，與TTL以高低電平表示邏輯狀態的規定不同。為了能夠同計算機接口或終端的TTL器件連接，必須在EIA-RS-232C與TTL電路之間進行電平和邏輯關系的變換。MAX3243芯片可完成TTL←→EIA雙向電平轉換。RS 232與PXA270處理器通信原理圖如1所示。

2 軟件設計

2.1 UART串口收發數據的數據幀格式

串行通信異步協議的特點是一個字符的一個字符地傳輸，并且傳送一個字符總是以起始位開始，以停止位結束的，字符之間沒有固定的時間間隔要求。其串口收發數據幀格式如圖2所示。

圖1 RS 232與PXA270處理器通信原理圖

圖2 收發數據幀格式

通用異步收發串行接口的數據幀格式:起始位、數據位、奇偶校驗位、停止位。

2.2 串口通信應用程序

2.2.1 打開串口設備

Windows CE應用程序通過應用編程接口函數CreatFile()來創建、打開或修改一個文件，而所有的設備都被抽象為文件，所以這里的串口設備也被當作文件一樣打開。CreatFile()函數返回一個設備句柄(標志了某個設備)，在以后訪問該設備時就要利用這個設備句柄。

應用程序打開串口設備時，引用的設備的名字應遵循串口驅動的接口規定。串口驅動的索引號由注冊表中的子鍵“Prefix”與“Index”兩項組成，結合該實驗要求，要打開FFUART，CreateFile()函數的第一個參數值應設置為L“COM2:”

對于串口等通信設備，在打開設備的時候一般要指定其設備相應通信參數。應該要設置的參數波特率、數據幀格式、收發超時等。這些參數被包含在結構體DCB中。在Windows CE應用程序中，可以通過函數SetCommState()來設置設備的通信參數。

2.2.2 應用程序從串口讀數據

應用程序通過ReadFile()函數來從文件中讀取數據。在本實驗的串口控制應用程序中，通過函數WaitCommEvent()來監控串口設備，如果串口設備有事件發生并且是緩沖區中接受到了字符，那么就通過ReadFile()函數調用串口驅動從串口緩沖區中讀取數據。函數SetCommMask()用來設置與設備通信時監控的事件類型，在Windows CE下，通信事件都有相應的掩碼定義。函數SetCommMask()用來清除與設備通信時發生的錯誤，并且可以返回設備狀態。

2.2.3 應用程序往串口寫數據

應用程序通過WriteFile()函數調用串口驅動的寫串口函數。

2.3 測試結果

在PC機上打開串口監控軟件DNW，配置波特率為115200。然后在DNW窗口的主菜單中點擊“Serial Port”- ＞“Connect”。將可執行文件 PL_SOM.exe(通過編譯PL_SOM應用程序得到)通過SD卡拷貝到已經運行了Windows CE 6.0的基于PXA270處理器的實驗平臺中運行，在串口應用程序的初始界面的左邊下拉框配置串口通信的參數，相關的串口通信配置參數如圖3所示。

圖3 串口通信應用程序界面

在PC機上的DNW窗口中輸入要發送的字符，比如，這里輸入“1768520”，然后在PXA270處理器的實驗平臺上會接受到PC機上發送來的數據，在Receive Data區域顯示“1768520”，同樣，在 Send Data區域輸入“5201768”，點擊“Send Data”，數據發送到了PC機上。PC機會通過DNW軟件接收到剛才發送的數據，實驗結果如圖4所示。

圖4 DNW接受PXA270處理器發來的數據

3 結論

本文闡述了PC機與PXA270處理器串口通信的實現過程。通過上述的實驗表明:基于PXA270處理器串口通信的設計思路簡單可行、具有很強的可移植性，為PC機與高端處理器串口通信提供了途徑，同時也使嵌入式系統在整個應用系統中起到了智能控制與信息處理的作用。串口通信可以應用于信息家電、工業控制以及傳感技術等多個領域，具有良好的實用價值和廣闊的應用前景。

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