「ZigBee模块」基础实验（5）串口通讯

一、补充基础知识

　　在CC2530 中，USART0 和USART1 是串行通信接口，它们能够分别运行于异步USART 模式或者同步SPI 模式。两个USART 的功能是一样的，并且各自有单独的IO 引脚。USART里面的A指的就是asynchronous（异步），S指的是synchronous（同步）。这里我们使用异步通信方式。

　　UART模式特征：

　　·一次传8或9个比特的数据

　　·奇校验、偶校验或者无校验位

　　·配置起始位和停止位点平

　　·配置LSB或者MSB首先传送

　　·独立收发中断

　　·独立收发DMA触发

　　UART模式下可以进行全双工异步通信，UART发送的一个字节由一个起始位，8个数据位，第9个数据位或者奇偶校验位，一或二个结束位组成。

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	12	13
起始位	数据位								数据位或奇偶校验位	结束位

　　UART的控制和状态寄存器：U0CSR、U1CSR

　　UART的控制寄存器：U0UCR、U1UCR

　　（0、1分别对应UART0、UART1）

　　把UxCSR.MODE置1即选中UART模式

　　UART0 P0_2——RX

　　　　 P0_3——TX

　　UART1 P0_5——RX

　　　　 P0_4——TX

二、实验目的和步骤

1. 实验目的：实现串口发送、接收、控制LED

2. 实验步骤：

　我把实验分成三个小实验，逐步实现

①实现串口发送数据

　②实现串口发送和接收数据

③实现控制LED功能

三、USB转串口部分原理图

四、实验1——串口发送数据

1. 寄存器及波特率计算

　　本次实验串口相关的寄存器和标志位有：U0CSR、U0GCR、U0BAUD、U0DBUF、UTX0IF、PERCFG、P2DIR。

　　相关功能见下表

U0CSR （UART0控制和状态寄存器）	Bit7:MODE	0:SPI模式
		1:UART模式
	Bit6:RE	0:接收器禁止
		1:接收器使能
	Bit5:SLAVE	0:SPI主模式
		1:SPI从模式
	Bit4:FE	0:没有检测出帧错误
		1:收到字节停止位电平出错
	Bit3:ERR	0:没有检测出奇偶校验出错
		1:收到字节奇偶校验出错
	Bit2:RX_BYTE	0:没有收到字节
		1:收到字节就绪
	Bit1:TX_BYTE	0:没有发送字节
		1:写到数据缓冲区寄存器的最后字节已经发送
	Bit0:ACTIVE	0:UART空闲
		1:UART忙
U0GCR （UART0通用控制寄存器）	Bit7:CPOL	0:SPI负时钟极性
		1:SPI正时钟极性
	Bit6:CPHA	0:当来自CPOL的SCK反相之后又返回CPOL时，数据输出到MOSI；当来自CPOL的SCK返回CPOL反相时，输入数据采样到MISO
		1:当来自CPOL的SCK返回CPOL反相时，数据输出到MISO；当来自CPOL的SCK反相之后又返回CPOL时，输入数据采样到MOSI
	Bit5:ORDER	0:LSB先传送
		1:MSB先传送
	Bit[4-0]： BAUD_E	波特率指数值 BAUD_E和BAUD_M一起决定了UART的波特率
U0BAUD （UART0波特率控制寄存器）	Bit[7-0]： BAUD_M	波特率尾数值 BAUD_E和BAUD_M一起决定了UART的波特率
U0DBUF（UART0收发数据缓冲区）		串口发送/接收数据缓冲区
UTX0IF	中断标志5 IRCON2的Bit1 (UART0字节发送完成标志位)	0：中断未挂起未发送完
		1：中断挂起发送完毕

串口波特率公式：

32Mhz系统时钟的常用波特率设置

波特率(bps)	UxBaud.BAUD_M	UxGCR.BAUD_E	误差(%)
2400	59	6	0.14
4800	59	7	0.14
9600	59	8	0.14
14400	216	8	0.03
19200	59	9	0.14
28800	216	9	0.03
38400	59	10	0.14
57600	216	10	0.03
76800	59	11	0.14
115200	216	11	0.03
230400	216	12	0.03

端口	Bit位	名称	初始化	读/写	描述
PERCFG 外设控制寄存器	7	---	0	R0	未使用
	6	T1CFG	0	R/W	计时器1的I/O位置： 0：选择到位置1（Alt.1） 1：选择到位置2（Alt.2）
	5	T3CFG	0	R/W	计时器3的I/O位置： 0：选择到位置1（Alt.1） 1：选择到位置2（Alt.2）
	4	T4CFG	0	R/W	计时器4的I/O位置： 0：选择到位置1（Alt.1） 1：选择到位置2（Alt.2）
	3:2	---	00	R/W	未使用
	1	U1CFG	0	R/W	USART 1的I/O位置： 0：选择到位置1（P0_4、P0_5） 1：选择到位置2（P1_6、P1_7）
	0	U0CFG	0	R/W	USART 0的I/O位置： 0：选择到位置1（P0_2、P0_3） 1：选择到位置2（P1_4、P1_5）

P2DIR

7:6

PRIP0[1:0]

R/W

端口0外设优先级控制，当PERCFG分配给一些外设相同引脚的时候，这些位将确定优先级。优先级从前到后如下：

00：USART 0，USART 1，Timer 1

01：USART 1，USART 0，Timer 1

10：Timer 1 channels 0-1，USART 1，USART 0，Timer 1 channels 2-3

11：Timer 1 channels 2-3，

USART 0，USART 1，Timer 1 channels 0-1

---

未使用

4:0

DIRP2_[4:0]

00000

R/W

P2.4—P2.0的方向

（0：输入 1：输出)

2.串口初始化代码

void uartInit()
{
  //先设置晶振
  CLKCONCMD &= ~0x40;           //设置系统时钟源为32MHz晶振
  while(CLKCONSTA & 0x40);      //等待晶振稳定为32M
  CLKCONCMD &= ~0x47;           //设置系统主时钟频率为32MHz
  
  //先把串口通信相应引脚初始化下
  PERCFG &= ~0x01;              //位置1，即P0口
  P0SEL  |=  0x0c;              //P0_2、P0_3用作串口
  P2DIR  &= ~0xc0;              //P0优先作为UART0
  
  //再配置串口
  U0CSR  |= 0x80;               //设置为UART方式
  U0GCR  |= 11;                 //设置波特率115200
  U0BAUD |= 216;                //|
  UTX0IF  = 0;                  //UART0 TX中断标志初始位
  
}

3. 串口发送代码

void uartSend(char *Data, int len)
{
  int j;
  for(j=0; j<len; j++)         //发送设定长度个字节
  {
    U0DBUF = *Data++;          //当前字节放入缓存并指向下一个字节
    while(UTX0IF == 0);        //等待标志位置1，表示当前字节发送完了
    UTX0IF = 0;                //手动置0，准备发送下一个字节
  }
}

4. 完整代码

#include <ioCC2530.h>
#include <string.h> 

#define uchar unsigned char
#define uint  unsigned int

//引脚定义
#define led1 P1_0

//函数声明
void delayms(uint ms);              //延时函数
void ledInit();                     //led初始化
void uartInit();                    //串口初始化
void uartSend(char *Data, int len); //串口发送

//变量声明
char Txdata[14];                  

/*************************************
延时函数
*************************************/
void delayms(uint ms)
{
  uint i, j;
  for(i=ms; i>0; i--)
    for(j=1774; j>0; j--);
}

/*************************************
led初始化
*************************************/
void ledInit()
{
  P1SEL &= ~0x01;
  P1DIR |= 0x01;
  P1INP &= ~0x01;
  
  led1 = 1;
}

/*************************************
串口初始化
*************************************/
void uartInit()
{
  //先设置晶振
  CLKCONCMD &= ~0x40;           //设置系统时钟源为32MHz晶振
  while(CLKCONSTA & 0x40);      //等待晶振稳定为32M
  CLKCONCMD &= ~0x47;           //设置系统主时钟频率为32MHz
  
  //先把串口通信相应引脚初始化下
  PERCFG &= ~0x01;              //位置1，即P0口
  P0SEL  |=  0x0c;              //P0_2、P0_3用作串口
  P2DIR  &= ~0xc0;              //P0优先作为UART0
  
  //再配置串口
  U0CSR  |= 0x80;               //设置为UART方式
  U0GCR  |= 11;                 //设置波特率115200
  U0BAUD |= 216;                //|
  UTX0IF  = 0;                  //UART0 TX中断标志初始位
  
}

/*************************************
串口发送
*************************************/
void uartSend(char *Data, int len)
{
  int j;
  for(j=0; j<len; j++)         //发送设定长度个字节
  {
    U0DBUF = *Data++;          //当前字节放入缓存并指向下一个字节
    while(UTX0IF == 0);        //等待标志位置1，表示当前字节发送完了
    UTX0IF = 0;                //手动置0，准备发送下一个字节
  }
}

/*************************************
主函数
*************************************/
void main()
{
  ledInit();
  uartInit();
  strcpy(Txdata, "I'm Donut!    ");             //将发送内容复制到Txdata
  while(1)
  {
    uartSend(Txdata, sizeof("I'm Donut!    ")); //串口发送数据
    delayms(1000);                              //延时
    led1 = ~led1;
  }
}

5. 实验结果

注意波特率、数据位之类的不要设置错！不然会出现乱码！

五、实验二——串口收发数据

1. 实验目的

PC端通过串口发送数据给硬件端（数据长度不超过50，终止符为#），硬件端收到数据后发送回PC端

2. 再多学一个寄存器和标志位：IEN0、URX0IF

IEN0（置1为中断）

位	位名	复位值	操作性	功能描述
7	EA	0	读/写	中断总开关
6		0	读/写	未用
5	STIE	0	读/写	睡眠定时器中断使能
4	ENCIE	0	读/写	AES加/解密，完成中断使能
3	URX1IE/I2SRXIE	0	读/写	USART1/I^2S接受中断
2	URX0IE	0	读/写	USART0接受中断
1	ADCIE	0	读/写	A/D转换完成中断
0	RFTXRXIE	0	读/写	RF收发完成中断

URX0IF

中断标志1

TCON的Bit3

0：USART0接受中断使能

1：保留，但必须置1

这个URX0IF我的理解就是有数据传送过来就自动置1，产生中断，然后需要手动清0

3. 程序流程

①初始化（LED、串口）

②接收状态（没有收到数据则一直等待、收到数据放到指定数组里、数组放满或收到终止符转到发送状态）

③发送状态（关闭数据接收中断、发送数据直至发完、打开中断、转到接收状态）

④接收状态里面的数据是怎么收到的？用串口中断！接收到的数据会放到缓冲区，中断程序的任务就是把缓冲区的数据读出来！

4. 完整代码

#include <ioCC2530.h>
#include <string.h>

#define uchar unsigned char
#define uint  unsigned int

//引脚定义
#define led1 P1_0
#define led2 P1_1

//函数声明
void delayms(uint ms);               //延时函数
void ledInit();                      //led初始化
void uartInit();                     //串口初始化
void uartSend(char *Data, int len);  //串口发送函数

//变量声明
uchar RXTXflag = 1;                  //选择标志位，决定接收数据还是发送数据
char  temp;                          //存放接收到的数据 
uchar datanumber = 0;                //累计一次接收的数据个数
char  Rxdata[50];                    //一次最多接收50个字符

/***********************************
延时函数
***********************************/
void delayms(uint ms)
{
  int i, j;
  for(i=ms; i>0; i--)
    for(j=1156; j>0; j--);
}

/***********************************
led初始化
***********************************/
void ledInit()
{
  P1SEL &= ~0x03;
  P1DIR |= 0x03;
  P1INP &= ~0x03; 
  
  led1 = 0;
  led2 = 0;
}

/***********************************
串口初始化
***********************************/
void uartInit()
{
  //设置晶振
  CLKCONCMD &= ~0x40;           //设置系统时钟源为32MHz晶振
  while(CLKCONSTA & 0x40);      //等待晶振稳定为32M
  CLKCONCMD &= ~0x47;           //设置系统主时钟频率为32MHz
  
  //串口引脚初始化
  PERCFG &= ~0x01;            //位置1，即P0口
  P0SEL  |=  0x0c;            //P0_2、P0_3用作串口
  P2DIR  &= ~0xc0;            //P0优先作为UART0
  
  //设置串口寄存器
  U0CSR  |= 0x80;              //设置为UART方式
  U0GCR  |= 11;                //设置波特率115200
  U0BAUD |= 216;               //|
  UTX0IF  = 0;                 //UART0 TX中断标志初始位
  U0CSR  |= 0x40;              //设置UART0允许接收数据
  IEN0   |= 0x84;              //开总中断、UART0接收中断
  
}

/***********************************
串口发送函数
***********************************/
void uartSend(char *Data, int len)
{
  int j;
  for(j=0; j<len; j++)         //发送设定长度个字节
  {
    U0DBUF = *Data++;          //当前字节放入缓存并指向下一个字节
    while(UTX0IF == 0);        //等待标志位置1，表示当前字节发送完了
    UTX0IF = 0;                //手动置0，准备发送下一个字节
  }
}

/***********************************
主函数
***********************************/
void main()
{
  //初始化
  ledInit();
  uartInit();
  
  //循环
  while(1)
  {
    if(RXTXflag == 1)          //接收状态
    {
      led1 = 1;
      if(temp != 0)
      {
        if((temp!='#')&&(datanumber<50)) //如果没有收到终止符且字符数小于50
          Rxdata[datanumber++] = temp;   //把收到的字符存入数组
        else                             //否则进入发送状态
        {
          RXTXflag = 3;
          led1 = 0;
        }
        temp = 0;
      } 
    }
    if(RXTXflag == 3)          //发送状态
    {
      led2 = 1;
      U0CSR &= ~0x40;          //禁止接收
      uartSend(Rxdata, datanumber); //发送已记录的字符串
      RXTXflag = 1;            //恢复到接收状态
      datanumber = 0;          //长度重新置0
      led2 = 0;                
      U0CSR |= 0x40;           //允许接收
    }
  }
}

/***********************************
UART0接收中断
***********************************/
#pragma vector = URX0_VECTOR
__interrupt void UART0_ISR(void)
{
  URX0IF = 0;    //清中断标志
  temp = U0DBUF; //读取缓冲中的数据
}

六、实验三——串口控制LED

1. 实验目的

发送“L1#”，灯L1改变状态

发送“L2#”，灯L2改变状态

2. 实验代码

其实主要思想和实验二是一样的，只是对收到的数据进行处理的方式不同

实验二是把数据发送出去，该实验则是分析数据并作出响应

#include <ioCC2530.h>
#include <string.h>

#define uchar unsigned char
#define uint  unsigned int

//引脚定义
#define led1 P1_0
#define led2 P1_1

//函数声明
void delayms(uint ms);               //延时函数
void ledInit();                      //led初始化
void uartInit();                     //串口初始化
void uartSend(char *Data, int len);  //串口发送函数

//变量声明
uchar RXTXflag = 1;                  //选择标志位，决定接收数据还是发送数据
char  temp;                          //存放接收到的数据 
uchar datanumber = 0;                //累计一次接收的数据个数
char  Rxdata[50];                    //一次最多接收50个字符

/***********************************
延时函数
***********************************/
void delayms(uint ms)
{
  int i, j;
  for(i=ms; i>0; i--)
    for(j=1156; j>0; j--);
}

/***********************************
led初始化
***********************************/
void ledInit()
{
  P1SEL &= ~0x03;
  P1DIR |= 0x03;
  P1INP &= ~0x03; 
  
  led1 = 1;
  led2 = 1;
}

/***********************************
串口初始化
***********************************/
void uartInit()
{
  //设置晶振
  CLKCONCMD &= ~0x40;           //设置系统时钟源为32MHz晶振
  while(CLKCONSTA & 0x40);      //等待晶振稳定为32M
  CLKCONCMD &= ~0x47;           //设置系统主时钟频率为32MHz
  
  //串口引脚初始化
  PERCFG &= ~0x01;            //位置1，即P0口
  P0SEL  |=  0x0c;            //P0_2、P0_3用作串口
  P2DIR  &= ~0xc0;            //P0优先作为UART0
  
  //设置串口寄存器
  U0CSR  |= 0x80;              //设置为UART方式
  U0GCR  |= 11;                //设置波特率115200
  U0BAUD |= 216;               //|
  UTX0IF  = 0;                 //UART0 TX中断标志初始位
  U0CSR  |= 0x40;              //设置UART0允许接收数据
  IEN0   |= 0x84;              //开总中断、UART0接收中断
  
}

/***********************************
串口发送函数
***********************************/
void uartSend(char *Data, int len)
{
  int j;
  for(j=0; j<len; j++)         //发送设定长度个字节
  {
    U0DBUF = *Data++;          //当前字节放入缓存并指向下一个字节
    while(UTX0IF == 0);        //等待标志位置1，表示当前字节发送完了
    UTX0IF = 0;                //手动置0，准备发送下一个字节
  }
}

/***********************************
主函数
***********************************/
void main()
{
  //初始化
  ledInit();
  uartInit();
  
  //循环
  while(1)
  {
    if(RXTXflag == 1)          //接收状态
    {
      if(temp != 0)
      {
        if((temp!='#')&&(datanumber<50)) //如果没有收到终止符且字符数小于50
          Rxdata[datanumber++] = temp;   //把收到的字符存入数组
        else                             //否则进入发送状态
          RXTXflag = 3;
       
        temp = 0;
      } 
    }
    if(RXTXflag == 3)          //发送状态
    {
      U0CSR &= ~0x40;          //禁止接收
      
      if(Rxdata[0] == 'L')
      {
        if(Rxdata[1] == '1')
          led1 = ~led1;
        else if(Rxdata[1] == '2')
          led2 = ~led2;
      }
      
      RXTXflag = 1;            //恢复到接收状态
      datanumber = 0;          //长度重新置0
      U0CSR |= 0x40;           //允许接收
    }
  }
}

/***********************************
UART0接收中断
***********************************/
#pragma vector = URX0_VECTOR
__interrupt void UART0_ISR(void)
{
  URX0IF = 0;    //清中断标志
  temp = U0DBUF; //读取缓冲中的数据
}

posted @ 2014-12-01 01:22 甜小圈阅读(6144) 评论(6) 编辑收藏举报

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「ZigBee模块」基础实验（5）串口通讯

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