LPC111X、LPC13XX 软件化的全双工UART
该文档描述了运行在LPC111X/LPC13XX 处理器上的软件如何实现标准的通用异步收发（UART）
1．简介
LPC111X、LPC13XX 系列微控制器提供了丰富的通讯接口。每一个微控制器都包含一 个片上UART（通用异步收发）。而实际上，很多实际应用需要更多的UART。在这种情况 下，可以考虑增加一个外部独立的UART 芯片，软件化的UART 不仅可以减少物料成本， 而且又不占用额外的PCB 空间。这样，设计人员就可以满足小型化的要求，达到降低成本 的目的。该文档描述了全双工UART 软件化的实现方法。
LPC111X/LPC13XX 的软件UART 是从LPC2000 移值而来。软件UART 的实现原理的 细节，请参考AN10689-LPC2000 software UART。该文档使用Artists’ LPCXpresso 1114 Rev A ，LPCXpresso Base Board Rev A evaluation kits 和Code Red LPCXpresso 3.3.4。值得注意 的是，请确保开发板（the Base Board）上的跳线处于正确的位置，特别是热敏元件不是连 接到P1.5,电位计不是连接到P0.11。
须知，示例软件包并不是最优的。当增加软件UART 功能时，可能需要1KB 的额外空间， 在优化代码密度时请注意。在某一特定应用中，如果全双工操作不是必需的，可以裁减没用 的UART 功能达到减小代码体积的目的。
2．实现
该方案依赖一个通用32 位定时器（timer），定时器可以在触发一个指定的pin 的同时， 监听另一个pin 的状态。当启动定时器的捕获和触发功能时，接收程序还要使用定时器的一 个匹配寄存器。每一个定时器都有4 个匹配寄存器，表1 指明了它们的配置。在本文档中， 使用的是Timer32_0。示例代码中的转换格式见表2。
| 表1 匹配寄存器的使用 | |
| Timer MRn | Function |
| MR0 | RX |
| MR1 | RX |
| MR2 | Available to user |
| MR3 | TX |
该软件方案采用深度可变的先入先出的形式（variable depth FIFOs）作为发送和接收的缓 冲。请注意，UART 的波特率以及发送器、接收器的FIFO 深度，是在编译过程中配置的，并且 在运行时无法改变。
| 表2 | |
| Parameter | Value |
| Start Bits | 1 |
| Data Bits | 8 |
| Stop Bits | 1 |
| Parity | None |
演示源代码利用了LPC111X 和LPC13XX 的引脚兼容性的优点，在目标平台之间只需 要做最少量的修改。表3 列出了源代码使用的引脚功能。本文档中使用的两个目标评估模块 配备了硬件电路以转换外围的UART 信号到RS232 或者USB。软件UART 引脚必须与这些 信号相连接才能与PC 通信。因为LPC111X/LPC13XX 的引脚默认使用上拉电阻，P1.6 和 P1.7 必须设置为闲置模式（inactive mode）避免与软件UART 信号发生冲突。
3．软件环境
本文档中包含了几个版本的示例软件工程。这些工程在表4 所列明的环境中进行测试。示例 工程的默认大小（没有优化）列在表5 中。
4．硬件配置——IAR LPC1114 SK
图1 所示为一个连线的例子。请注意，跳线连接P0.11 和P1.7,使用20pin 标准连接器 进行调试。这样的话不会影响JLink 调试，但是仍然需要一个外部的调试器，例如Keil ULINK2，使用10pin SWD 头。
5．硬件配置——LPC1114 LPCXpresso
图2 所示为软件UART 信号与USB 转换芯片的连接方法。
6．操作
LPC13XX 系列演示代码在以下几种条件下进行测试：1，没有使用系统的PLL，连接 外部12MHz 晶振；2，使用系统的PLL 分别产生24MHz，60MHz，72MHz 系统时钟。LPC111X 系列在以下环境中测试：1，外部12MHz 晶振；2，使用PLL 分别产生24MHz 和48MHz 系统时钟。
请注意，UART 的波特率依赖于系统时钟频率。因此，系统使用一个不同于示例代码中 的48MHz/72MHz 的时钟频率时，必须在工程源代码中更新BIT_LENGTH 的定义。例如， 在12MHz 的系统中传送串行数据的速率为9600bit/s ， 则BIT_LENGTH 为： 12000000/9600=1250 。如果系统时钟变为48MHz ， BIT_LENGTH 应该改为： 48000000/9600=5000。
演示程序先发出一个用户提示信息，然后进入一个永恒循环，把接收到的字符回传给用户， 如图3 所示。
7．结果
信号线的示波图（The oscilloscope screenshots）在调试过程中很有帮助。这些类似于LPC2000 软件UART，细节请参考AN10689。表6 和表7 所示为，演示程序在不同的系统时钟频率 下，波特率最大的速率。
| 表6 LPC111X测试结果 | ||
| System clock(MHz) | Max.transmit(bit/s) | Max.receive(bit/s) |
| 12 | 9600 | 4800 |
| 24 | 38400 | 9600 |
| 48 | 57600 | 19200 |
| 表7 LPC13XX测试结果 | ||
| System Clock(MHz) | Max.transmit(bit/s) | Max.reveive(bit/s) |
| 12 | 9600 | 4800 |
| 24 | 38400 | 9600 |
| 60 | 115200 | 19200 |
| 72 | 115200 | 38400 |
8．结论
尽管部分LPC11XX/LPC13XX 只配置了单一的UART，通过这个例程，设计人员使用 额外的软件UART 通道，可以增强产品的性能。采用这种软件化方案，不必在PCB 上增加 额外的IC，这样既节省了空间，又降低了生产的成本。
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