《物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設計與應用開發(fā)》課件3-4 任務4 串口通信

并行通信和串行通信01CC2530串口通信03目錄任務：串口通信04異步通信和同步通信02并行通信和串行通信通信方式串行通信并行通信

微控制器與外設之間的數(shù)據(jù)通信方式，根據(jù)連線結(jié)構(gòu)和傳送方式的不同，可以分為兩種：并行通信和串行通信。并行通信和串行通信ReceiverReceiverTransmitter并行通信串行通信并行接口是8車道大型高速公路，而串行接口更像是一條單車道鄉(xiāng)村小路。

并行通信：數(shù)據(jù)的各位（比特）同時由多根數(shù)據(jù)線傳送，傳輸數(shù)據(jù)速度快。

串行通信：在單根數(shù)據(jù)線上將數(shù)據(jù)一位（比特）一位（比特）地依次傳送。例如：要傳輸一個字節(jié)8bits的數(shù)據(jù)，并行通信用8根線，在1s中之內(nèi)傳完。串行通信用一根線，在8s之內(nèi)傳完。串行和并行通信之間的區(qū)別串行通信并行通信逐位發(fā)送數(shù)據(jù)，一次發(fā)送一位一次傳輸1個字節(jié)，8位同時發(fā)送需要1根數(shù)據(jù)線需要8根數(shù)據(jù)線通信速度慢通信速度快安裝成本低安裝成本高干擾低，優(yōu)選用于長途通信抗干擾能力差，用于短距離通信示例：計算機到計算機計算機到多功能打印機并行通信應用場合：例如主機和打印機、復印機的通信，加快數(shù)據(jù)傳輸速度。并行通信和串行通信單片機、嵌入式系統(tǒng)等微處理器成本較低，支持較少量的輸入/輸出引腳，并且長距離傳輸數(shù)據(jù)，一般選擇串行通信。串行通信有兩種基本形式：同步和異步通信（1）同步通信①收發(fā)雙方在時鐘信號的控制下同步進行。②數(shù)據(jù)傳送是以數(shù)據(jù)塊（一組字符，字符串）為單位，字符與字符之間、字符內(nèi)部的位與位之間都同步。③在一個數(shù)據(jù)塊內(nèi)，字符與字符間無間隔。應用場合：電路實現(xiàn)相對復雜，通信網(wǎng)中，有大批量數(shù)據(jù)需要傳輸。同步通信和異步通信異步通信：是指數(shù)據(jù)傳送以字符為單位，字符與字符間的傳送是完全異步的（無時鐘信號）。①以字符為單位傳送信息，一次發(fā)送一個字符。②相鄰兩字符間的間隔是任意長。③異步傳輸?shù)臅r候要加上起始位和結(jié)束位，否則接收方就不知道什么時候開始接收數(shù)據(jù)什么時候結(jié)束。應用場合：因為每個字符都需補加專門的同步信息，傳輸字符的輔助開銷多。異步方式適用于短距離、速率不高的情況。實現(xiàn)簡單，但傳輸速率較低。

同步通信和異步通信單片機主要使用異步通信模式串口什么是串口？串口是串行通信接口的簡稱，COM（clustercommunicationport）接口。是微控制器與其它設備傳送信息的一種標準接接口。電腦上RS232接口，DB9的物理接口，就是一種常見的串口。DB9每種接頭都有公頭和母頭之分，其中帶針狀的接頭是公頭，而帶孔狀的接頭是母頭DB9這種接口基本已被淘汰，慢慢用USB轉(zhuǎn)UART取代了RS232接口。USB轉(zhuǎn)TTL串口的小板，可以用USB擴展出一個串口。通過轉(zhuǎn)串口芯片模仿串口輸出，芯片為PL2303，需要安裝驅(qū)動。串口PL2303CC2530串口通信CC2530有兩個串口USART0和USART1；兩個USART

具有同樣的功能，可分別運行于異步模式（UART）和同步模式（SPI）。串口USART異步模式UART同步模式SPI使用同一時鐘使用各自的時鐘(UniversalSynchronous/AsynchronousReceiver/TransmitterUniversalAsynchronousReceiver/Transmitter（SerialPeripheralInterface）CC2530串口通信UART連接方式發(fā)送方接收方（2）UxGCR：USARTx通用控制寄存器（設置波特率用）（3）UxBAUD：USARTx波特率控制寄存器（設置波特率用）（2）CLKCONCMD：時鐘控制寄存器，設置系統(tǒng)時鐘頻率32MHz還是16MHz（設置波特率用）CC2530串口相關(guān)寄存器（1）PERCFG外設寄存器：選擇外設的I/O位置（4）UxCSR：USARTx控制和狀態(tài)寄存器

主要用于設置是是UART工作模式還是SPI工作模式（5）UxDBUF：USARTx接收/發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器

用于存放發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)（6）中斷標志：UTXxIF、URXxIF對于CC2530的串口通信，有如下幾個寄存器（x是USART的編號，為0或者1USART、定時器和ADC這樣的外設同樣也需要I/O口實現(xiàn)其功能，對于USART、定時器具有兩個可以選擇的位置對應它們的I/O引腳，如表所示。通過PERCFG寄存器可以設置兩個USART接口對應外部I/O引腳的映射關(guān)系：

位置1：RX0

---P0_2

TX0

---P0_3

RX1

---P0_5

TX1

---P0_4

位置2：RX0

---P1_4

TX0

---P1_5

RX1

---P1_7

TX1

---P1_6CC2530串口外設映射外設/功能P0P17654321076543210USART0UART

RTCTTXRX

Alt.2

RXTXRTCT

USART1UART

RXTXRTCT

Alt.2

RXTXRTCT

位置1位置2位置1位置2PERCFG外設控制寄存器：串口相關(guān)寄存器用以設置外設的I/O位置。0為備用位置11為備用位置2例如：使用備用位置1PERCFG=0x00;//外設控制寄存器USART0的IO位置:0為P0口位置1P0SEL|=0x0c;//P0_2,P0_3用作串口（外設功能）流控制說明數(shù)據(jù)在兩個串口之間傳輸時，常常會出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，如接收端數(shù)據(jù)緩沖區(qū)已滿，則此時繼續(xù)發(fā)送來的數(shù)據(jù)就會丟失。流控制能解決這個問題，當接收端數(shù)據(jù)處理不過來時，就會發(fā)出“不在接收”的信號，發(fā)送到就停止發(fā)送，直到收到“可以繼續(xù)發(fā)送”的信號在發(fā)送數(shù)據(jù)。注意：如果只有兩根線傳送數(shù)據(jù)的時候要關(guān)閉流控制。CC2530串口通信波特率

：指單位時間內(nèi)傳送二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)，以位/秒為單位，它是衡量串口傳送速度快慢的重要參數(shù)。

例如：假如數(shù)據(jù)傳送速率是120位/秒，則傳送的波特率為：120

注意：異步通信的傳送速度一般在50波特--19200波特之間。時鐘設置CC2530時鐘設置：用命令寄存器（CLKCONCMD）來改變系統(tǒng)時鐘源，用狀態(tài)寄存器(CLKCONSTA)來判斷改變后的寄存器是否穩(wěn)定了。

CLKCONCMD&=~0x40;//設置系統(tǒng)時鐘源為32MHZ晶振

while(CLKCONSTA&0x40);//等待晶振穩(wěn)定為32MCLKCONCMD&=~0x47;//設置系統(tǒng)主時鐘頻率為32MHZ波特率的計算

CC2530的波特率由BAUD_M和BAUD_E共同決定：

公式中的F為微控制器的系統(tǒng)時鐘頻率：16MHz或32MHz。

波特率設置設置波特率為115200時的參數(shù)值：U0BAUD=216;U0GCR=11;不同系統(tǒng)時鐘下各常用波特率的參數(shù)值（5）UxDBUF：USARTx接收/發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器

用于存放發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)串口相關(guān)寄存器注意：數(shù)據(jù)發(fā)送是以字符（即1個字節(jié)）為單位發(fā)送

當USART的發(fā)送/接收數(shù)據(jù)緩沖寄存器UxDBUF被寫入數(shù)據(jù)時，該字節(jié)就會發(fā)送到TXD引腳，開始數(shù)據(jù)的傳輸。由于UxDBUF是雙緩沖的，所以在發(fā)送開始后會立即觸發(fā)TX完成中斷標志UTX0IF，并且數(shù)據(jù)緩沖器被卸載，也就是說，當字節(jié)正在發(fā)送時，新的字節(jié)能夠裝入數(shù)據(jù)緩沖器UxDBUF。

在單字節(jié)的發(fā)送函數(shù)中，把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入UxDBUF后，查詢TX完成標志UTX0IF，當該標志被置1時，表示數(shù)據(jù)發(fā)送完成，然后清除該標志。（6）中斷標志：UTXxIF、URXxIF串口初始化CC2530串口初始化的一般步驟：（1）時鐘初始化；（2）選擇外設引腳備用位置PERCFG=0x00（3）將相應IO口配置為外設功能。此處配置P0_2和P0_3用作串口UART0。

P0SEL=0x3C（4）選擇USART模式：UART或SPI。U0CSR=0x80（5）設置波特率

（信號傳輸?shù)乃俾剩?/p>

串口初始化代碼如下：PERCFG=0x00//位置1P0口P0SEL|=0x0c;//P0_2,P0_3用作串口（外部設備功能）U0CSR|=0x80;//設置為UART方式

U0GCR|=11;U0BAUD|=216;//波特率設為115200UTX0IF=0;//UART0TX中斷標志初始置位0任務：串口通信在無線傳感網(wǎng)絡中，CC2530需要將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機處理，同時上位機需要向CC2530發(fā)送控制信息，這一切都離不開兩者之間的信息傳遞。本任務就是實現(xiàn)CC2530與上位機的通信，串口通信程序流程圖如圖所示。

。程序設計流程圖

主函數(shù)主要實現(xiàn)了以下功能。（1）初始化時鐘和串口。（2）使用while(1)不斷地去試圖獲取接收的每一個字符。當此字符不為“#”時，則表示還未輸入完成，繼續(xù)將此字符添加到字符數(shù)組RxData中；當此字符正好為“#”時，則表示輸入完成。（3）跳出循環(huán)將RxData中的每一個字符按次序發(fā)送到PC端，同時重置count。程序分析程序分析voidmain(void){ CLKCONCMD&=~0x40;//設置系統(tǒng)時鐘源為32MHZ晶振while(CLKCONSTA&0x40);//等待晶振穩(wěn)定為32MCLKCONCMD&=~0x47;//設置系統(tǒng)主時鐘頻率為32MHZInitUart();//調(diào)用串口初始化函數(shù)

UartState=UART0_RX;//串口0默認處于接收模式memset(RxData,0,SIZE);while(1){if(UartState==UART0_RX)//接收狀態(tài)

{if(RxBuf!=0){if(count<50)//以'＃'為結(jié)束符,一次最多接收50個字符

RxData[count++]=RxBuf;else{if(count>=50)//判斷數(shù)據(jù)合法性，防止溢出{count=0;//計數(shù)清0memset(RxData,0,SIZE);//清空接收緩沖區(qū)}elseUartState=UART0_TX;//進入發(fā)送狀態(tài)

}RxBuf=0;}}if(UartState==UART0_TX)//發(fā)送狀態(tài)

{U0CSR&=~0x40;//禁止接收

UartSendString(RxData,count);//發(fā)送已記錄的字符串。U0CSR|=0x40;//允許接收

UartState=UART0_RX;//恢復到接收狀態(tài)

count=0;//計數(shù)清0memset(RxData,0,SIZE);//清空接收緩沖區(qū)}}}串口初始化的實現(xiàn)代碼如下：程序分析/*串口初始化函數(shù)*/voidInitUart(void){PERCFG=0x00;//外設控制寄存器USART0的IO位置:0為P0口位置1P0SEL=0x0c;//P0_2,P0_3用作串口（外設功能）

P2DIR&=~0xC0;//P0優(yōu)先作為UART0

U0CSR|=0x80;//設置為UART方式

U0GCR|=11; U0BAUD|=216;//波特率設為115200UTX0IF=0;//UART0TX中斷標志初始置位0U0CSR|=0x40;//允許接收

IEN0|=0x84;//開總中斷允許接收中斷}串口發(fā)送字節(jié)、發(fā)送字符串和接收字節(jié)函數(shù)代碼如下：程序分析/*串口發(fā)送函數(shù)*/voidUartSendString(char*Data,intlen){uinti;

for(i=0;i<len;i++){U0DBUF=*Data++;while(UTX0IF==0);UTX0IF=0;}}/*串口中斷處理函數(shù)：當串口0產(chǎn)生接收中斷，將收到的數(shù)據(jù)保存在RxBuf中*/