《电子系统设计与工程实践2》实验讲义(AW60)(实验2_串口通信).doc

电子系统设计与工程实践 2实验讲义（AW60 版）实验二 串口通信实验一、实验目的1. 了解 AW60 单片机串口通信基本原理。2. 了解中断的基本原理。3. 掌握基于构件库的串口编程基本方法。4. 掌握基于轮询和中断方式的串口接收数据编程方法。二、实验仪器自制 AW60 单片机开发板 V1；BPM 调试器；PC 机三、预习练习为使实验能顺利地进行，课前对教材相关内容进行复习，对实验原理、内容、 步骤、方法要做充分预习，编写相关实验程序（电子版）。在预习报告中写出所编写的程序思路、画出主函数和中断处理函数流程图、列出全局变量、主函数、中断处理等主要函数的程序代码。四、实验原理1. AW60 串口编程基本流程AW60 对串口的编程主要涉及的寄存器有：SCI 波特率寄存器：SCIxBDH、SCIxBDL。SCI 控制寄存器：SCIxC1、SCIxC2、SCIxC3，其中 SCIxC1 主要控制串口的工作 方式，SCIxC2 主要控制发送器/接收器使能、发送和中断允许。SCI 状态寄存器：SCIxS1、SCIxS2，其中 SCIxS1 包含发送和接收标志位，可用于查询。 串口数据寄存器：SCIxD，用于缓存发送数据和接收数据。 编写 SCI 程序主要包括三部分：（1）SCI 初始化设置波特率：根据通信双方的波特率，设定 SCI 波特率寄存器 SCIxBD 中分频因子。需要先写 SCIxBDH，再写 SCIxBDL。设置工作模式（帧格式）：更新 SCI 控制寄存器 1（SCIxC1），设定环路模式、 8 位还是 9 位数据位、是否允许硬件奇偶校验等，如无特别需求，可取其初始值 而不做设定。电子系统设计与工程实践 2实验讲义（AW60 版）使能接收和发送器工作：更新 SCI 控制寄存器 2（SCIxC2）来允许发送、接 收，以及是否允许发送中断和接收中断等。如需要，更新 SCI 控制寄存器 3（SCIxC3），再对发送数据是否取反、是否允 许错误中断等进行设定。（2）数据发送允许 SCI 发送之后，通过读 SCI 状态寄存器 1（SCIxS1）判断其中的“TDRE 位” 是否为 1 来判断发送数据寄存器是否为空；当发送数据寄存器为空时，可以写发 送数据到发送数据寄存器 SCIxD。写发送数据到 SCIxD 之后，通过查询或中断方式判断 SCIxS1 中的“发送完成 标志位 TC”是否为 1 来判断当前数据是否发送完成；当前字符发送完成后，可以 回到上一步继续下一个数据的发送。（3）数据接收允许 SCI 接收之后，通过查询或中断方式判断 SCIxS1 中的“接收数据寄存器 满标志位 RDRF”是否为 1 来判断是否接收到了新数据；当接收到新数据时，读寄 存器 SCIxD 来保存新数据，RDRF 自动清零。2. SCI 构件中常用函数说明（1）void SCIInit(uint8 SCINo, uint8 sysclk, uint16 baud);功能：初始化 SCIx 模块,x 代表 1、2；参数：uint8 SCINo: 第 SCINo 个 SCI 模块,其中 SCINo 取值为 1、2；如果 SCINo大于 2,则认为是 2；uint8 sysclk:系统总线时钟,以 MHz 为单位；uint16 baud: 波特率,如 4800、9600、19200、38400；（2）void SCISendN(uint8 SCINo, uint16 n, uint8 ch);功能：串行发送 N 个字节； 参数：uint16 n：发送的字节数；uint8 ch:待发送的数据；（3）uint8 SCIReN(uint8 SCINo, uint16 n, uint8 ch);功能：从串口接收 N 个字节的数据；参数：uint8 SCINo: 第 SCINo 个 SCI 模块,其中 SCINo 取值为 1、2；uint16 n:要接收的字节数；uint8 ch:存放接收数据的数组；返回值：接收标志= 0 接收成功= 1 接收失败；3. 基于构件库的中断编程方法电子系统设计与工程实践 2实验讲义（AW60 版）（1）在main.c 中编写中断初始化程序，允许相应中断（模块中断和总中断 ）； 开放总中断：#define E nableInterrupts() asm(“CLI”)关闭总中断：#define DisableInterr upts() asm(“SEI”)（2）在 isr.c 中定义中断处理函数，用 in terrupt 声明所定义的函数为 IS R； interrupt void ISR_N ame(void)/ISR 使用局部变量定义 Disa bleInterrup t();/禁止总中断/中断处理 EnableInterrupt();/开放总中断（3）在 isr.c 中的中断向量表结构体的相应中断向量处填入 IS R 函数名 。4. 实验硬件电路（1）SCI 1 的串口电平转换电路（2）SCI 2 的串口电平转换电路（3）SCI 1 和 SCI2 的接口说明电子系统设计与工程实践 2实验讲义（AW60 版）五、实验内容及步骤1. 搭建实验平台根据实验 1 和CW 安装说明文档，安装 CodeWarrior 6.2 软件及 BD M 调试器驱动和动态连接库，安装板载串口 2 的 USB 驱动。2. 验证课堂例题 了解课题例题 31（ 轮询方式接收）和 32（中断方式接收）功能，打开例题工程，查看相关代码，了解轮询和中断方式串口接收数据编程方式。在 PC 机打开串口调试助手， 选择 SCI2 所对应的 COM 口，设置与编程相同的 波特率，打开串口， 观察接收数据情况。下载并全速运行例题程序，在 PC 机的串口调试助手软件中观察接收数据； 从串口调试助手软件发送 1 字符，看是否单片机能够回传该字符。在 CodeW arrior 软件的调试窗口中，停止软件运行并进行复位 ，在程序相关位 置设置断点，用以观察程序接收数据情况。设置好断点后，全速运行程序，从 串口调试助手软件发送 1 字符，看程序是否在断点处停止，并通过查看变量，看 单片机接收数据是否正确。从而了解程序运行的流程。记录例题程序调试情况，在实验报告中进行总结。3. 基于构件库，自行编写代码并编译。 程序要求：（1）每隔 1s 左右 片机向 P C 发送字符”OK”。（用软件方式实现时间延迟）（2）PC 发送字符”1”，PTF7 对应的 LS8 小灯点亮；PC 发送字符”0”，PTF7对应的 LS8 小灯熄灭。（3）单片机每次收到一个字符后，将该字符回传 PC。 提示：（1）可参考例 31 或例 32，在其中一个工程中进行代码的修改和编写，自 行加载所用到的构件库文件到当前工程，并在 include.h 或 isr.h 进行构件库文件 的包含。电子系统设计与工程实践 2实验讲义（AW60 版）对编写的程序进行编译和链接，修改语法错误。（2）为实验方便，使用 SCI2 进行编程，通过板载 USB 转 232 电路，连接PC 的 USB 口。4. 对所编写的程序进行调试。 编译通过后，下载所编写的程序到开发板，通过全速或断点方式查看程序的运行结果，对所出现的错误进行分析并修改完善程序，直至实现所要求的功能。 记录调试过程中出现的问题和解决方法，对调试过程进行总结，写入实验报告。记录最终调试结果，写入实验报告。六、注意事项1. 单片机开发板上电后，不允许插拔 BDM 接口线，否则容易烧坏单片机芯片。2. 当实验板供电且通过串口线连接到 PC 后，再打开串口调试助软件，可查 询到实验板所对应的 COM 口。当串口调试助手无法连接到单片机时，检查虚拟 串口驱动是否安装正确。七、思考题1. 结合编程和调试情况，说明轮询和中断方式编写串口接收数据程序的不 同之处。2. 说明中断方式的进行事件响应的优势。八、实验报告要求1. 说明程序调试的结果，如果没有调试成功，说明出现的问题是