1 引 言

　　UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器)是用于控制CPU与串行设备的芯片，将由CPU传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将系统外部来的串行数据转换为字节，供系统内部使用并行数据的器件使用。他可以在输出的串行数据流中加人奇偶校验位和启停标记，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验以及删除启停标记。常见UART主要有INS8250，PC16450和PCI6550，其中16550发送和接收都带有16 B的FIFO，为协调发送、接收端的速率匹配提供了更大的缓冲余地，同时也可以提高CPU的使用效率，从而提高系统的整体性能。

　　2 UART16550的基本结构

　　如图1所示，UART16550的基本结构由CPU模块、波特率发生器、FIFO控制器、发送/接收FIFO和发送/接收模块共7个部分组成。

　　CPU通过UART的CPU接口模块配置整个UART，波特率发生器在CPU写入初始值后产生需要的波特率，控制发送和接收模块在设定的波特率下工作。CPU通过接口模块向发送FIFO内写入需 

　　要发送的8位数据，同时发送模块开始读取FIFO中的数据，并加入起始位、奇偶校验位和停止位后以串行发送的方式传输给串行接收设备。接收模块时刻监视串行输入端口，发现有数据发送来的时候马上启动接收模块开始接收数据并有效的判断出奇偶校验位来检测数据的正确性，最后把剩下的8位数据放入接收FIFO，并通知CPU有数据进来进行接收。异步串行通信协议的数据传输格式如图2所示。

　　UART16550的发送数据位可以选择为5～8位，同时可以选择奇校验、偶校验或者不设置校验位，停止位可以约定为1，1．5或2位。

　　3 UART16550的设计实现

　　3．1 CPU接口模块

　　CPU接口模块完成了CPU指令的解读与寄存器配置以及UART状态读取等功能。通过3位的地址线和8位的数据线，CPU可以对波特率发生器的波特率进行预先的设定，以使串口两端的设备在同一波特率下完成接收和发送的工作。同时CPU接口接收来自CPU的需要发送的5∽8位数据，送人发送模块，或者把接收模块接收到的数据通过接口送给CPU进行数据处理。在此接口模块里，设置了8个控制和状态寄存器，包括RBR(Receiver Buffer Register)接收缓冲寄存器、THR(Transmit Hold Register)发送保持寄存器、IER(Interrupt Enable Register)中断使能寄存器、IIR(Interrupt ID Register)中断寄存器、LCR(Line Control Register)线控制寄存器、LSR(Line Status Register)线状态寄存器、SCR(Scratchpad Register)暂存寄存器和FCR(FIFO Control Register)。在使用UART16550前，CPU必须要对控制寄存器进行配置，包括波特率、数据位数、奇偶校验、停止位位数及FIFO的控制等。这也是16550区别于一般UART的具有可编程的特点。

　　3．2波特率发生器

　　波特率是单位时间内传送的二进制数据的位数，以位/秒(b/s)表示，也称为数据位率。

　　收/发时钟频率与波特率之间关系：