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「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] | 00 | 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 |
| 5 | --- | 0 | R0 | 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}
「ZigBee模块」基础实验（5）串口通讯