《物联网系统设计与应用开发》课件3-4 任务4 串口通信

并行通信和串行通信01CC2530串口通信03目录任务：串口通信04异步通信和同步通信02并行通信和串行通信通信方式串行通信并行通信

微控制器与外设之间的数据通信方式，根据连线结构和传送方式的不同，可以分为两种：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车道大型高速公路，而串行接口更像是一条单车道乡村小路。

并行通信：数据的各位（比特）同时由多根数据线传送，传输数据速度快。

串行通信：在单根数据线上将数据一位（比特）一位（比特）地依次传送。例如：要传输一个字节8bits的数据，并行通信用8根线，在1s中之内传完。串行通信用一根线，在8s之内传完。串行和并行通信之间的区别串行通信并行通信逐位发送数据，一次发送一位一次传输1个字节，8位同时发送需要1根数据线需要8根数据线通信速度慢通信速度快安装成本低安装成本高干扰低，优选用于长途通信抗干扰能力差，用于短距离通信示例：计算机到计算机计算机到多功能打印机并行通信应用场合：例如主机和打印机、复印机的通信，加快数据传输速度。并行通信和串行通信单片机、嵌入式系统等微处理器成本较低，支持较少量的输入/输出引脚，并且长距离传输数据，一般选择串行通信。串行通信有两种基本形式：同步和异步通信（1）同步通信①收发双方在时钟信号的控制下同步进行。②数据传送是以数据块（一组字符，字符串）为单位，字符与字符之间、字符内部的位与位之间都同步。③在一个数据块内，字符与字符间无间隔。应用场合：电路实现相对复杂，通信网中，有大批量数据需要传输。同步通信和异步通信异步通信：是指数据传送以字符为单位，字符与字符间的传送是完全异步的（无时钟信号）。①以字符为单位传送信息，一次发送一个字符。②相邻两字符间的间隔是任意长。③异步传输的时候要加上起始位和结束位，否则接收方就不知道什么时候开始接收数据什么时候结束。应用场合：因为每个字符都需补加专门的同步信息，传输字符的辅助开销多。异步方式适用于短距离、速率不高的情况。实现简单，但传输速率较低。

同步通信和异步通信单片机主要使用异步通信模式串口什么是串口？串口是串行通信接口的简称，COM（clustercommunicationport）接口。是微控制器与其它设备传送信息的一种标准接接口。电脑上RS232接口，DB9的物理接口，就是一种常见的串口。DB9每种接头都有公头和母头之分，其中带针状的接头是公头，而带孔状的接头是母头DB9这种接口基本已被淘汰，慢慢用USB转UART取代了RS232接口。USB转TTL串口的小板，可以用USB扩展出一个串口。通过转串口芯片模仿串口输出，芯片为PL2303，需要安装驱动。串口PL2303CC2530串口通信CC2530有两个串口USART0和USART1；两个USART

具有同样的功能，可分别运行于异步模式（UART）和同步模式（SPI）。串口USART异步模式UART同步模式SPI使用同一时钟使用各自的时钟(UniversalSynchronous/AsynchronousReceiver/TransmitterUniversalAsynchronousReceiver/Transmitter（SerialPeripheralInterface）CC2530串口通信UART连接方式发送方接收方（2）UxGCR：USARTx通用控制寄存器（设置波特率用）（3）UxBAUD：USARTx波特率控制寄存器（设置波特率用）（2）CLKCONCMD：时钟控制寄存器，设置系统时钟频率32MHz还是16MHz（设置波特率用）CC2530串口相关寄存器（1）PERCFG外设寄存器：选择外设的I/O位置（4）UxCSR：USARTx控制和状态寄存器

主要用于设置是是UART工作模式还是SPI工作模式（5）UxDBUF：USARTx接收/发送数据缓冲寄存器

用于存放发送和接收的数据（6）中断标志：UTXxIF、URXxIF对于CC2530的串口通信，有如下几个寄存器（x是USART的编号，为0或者1USART、定时器和ADC这样的外设同样也需要I/O口实现其功能，对于USART、定时器具有两个可以选择的位置对应它们的I/O引脚，如表所示。通过PERCFG寄存器可以设置两个USART接口对应外部I/O引脚的映射关系：

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串口外设映射外设/功能P0P17654321076543210USART0UART

RTCTTXRX

Alt.2

RXTXRTCT

USART1UART

RXTXRTCT

Alt.2

RXTXRTCT

位置1位置2位置1位置2PERCFG外设控制寄存器：串口相关寄存器用以设置外设的I/O位置。0为备用位置11为备用位置2例如：使用备用位置1PERCFG=0x00;//外设控制寄存器USART0的IO位置:0为P0口位置1P0SEL|=0x0c;//P0_2,P0_3用作串口（外设功能）流控制说明数据在两个串口之间传输时，常常会出现丢失数据的现象，如接收端数据缓冲区已满，则此时继续发送来的数据就会丢失。流控制能解决这个问题，当接收端数据处理不过来时，就会发出“不在接收”的信号，发送到就停止发送，直到收到“可以继续发送”的信号在发送数据。注意：如果只有两根线传送数据的时候要关闭流控制。CC2530串口通信波特率

：指单位时间内传送二进制数据的位数，以位/秒为单位，它是衡量串口传送速度快慢的重要参数。

例如：假如数据传送速率是120位/秒，则传送的波特率为：120

注意：异步通信的传送速度一般在50波特--19200波特之间。时钟设置CC2530时钟设置：用命令寄存器（CLKCONCMD）来改变系统时钟源，用状态寄存器(CLKCONSTA)来判断改变后的寄存器是否稳定了。

CLKCONCMD&=~0x40;//设置系统时钟源为32MHZ晶振

while(CLKCONSTA&0x40);//等待晶振稳定为32MCLKCONCMD&=~0x47;//设置系统主时钟频率为32MHZ波特率的计算

CC2530的波特率由BAUD_M和BAUD_E共同决定：

公式中的F为微控制器的系统时钟频率：16MHz或32MHz。

波特率设置设置波特率为115200时的参数值：U0BAUD=216;U0GCR=11;不同系统时钟下各常用波特率的参数值（5）UxDBUF：USARTx接收/发送数据缓冲寄存器

用于存放发送和接收的数据串口相关寄存器注意：数据发送是以字符（即1个字节）为单位发送

当USART的发送/接收数据缓冲寄存器UxDBUF被写入数据时，该字节就会发送到TXD引脚，开始数据的传输。由于UxDBUF是双缓冲的，所以在发送开始后会立即触发TX完成中断标志UTX0IF，并且数据缓冲器被卸载，也就是说，当字节正在发送时，新的字节能够装入数据缓冲器UxDBUF。

在单字节的发送函数中，把要发送的数据写入UxDBUF后，查询TX完成标志UTX0IF，当该标志被置1时，表示数据发送完成，然后清除该标志。（6）中断标志：UTXxIF、URXxIF串口初始化CC2530串口初始化的一般步骤：（1）时钟初始化；（2）选择外设引脚备用位置PERCFG=0x00（3）将相应IO口配置为外设功能。此处配置P0_2和P0_3用作串口UART0。

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

（信号传输的速率）

串口初始化代码如下：PERCFG=0x00//位置1P0口P0SEL|=0x0c;//P0_2,P0_3用作串口（外部设备功能）U0CSR|=0x80;//设置为UART方式

U0GCR|=11;U0BAUD|=216;//波特率设为115200UTX0IF=0;//UART0TX中断标志初始置位0任务：串口通信在无线传感网络中，CC2530需要将采集到的数据发送给上位机处理，同时上位机需要向CC2530发送控制信息，这一切都离不开两者之间的信息传递。本任务就是实现CC2530与上位机的通信，串口通信程序流程图如图所示。

。程序设计流程图

主函数主要实现了以下功能。（1）初始化时钟和串口。（2）使用while(1)不断地去试图获取接收的每一个字符。当此字符不为“#”时，则表示还未输入完成，继续将此字符添加到字符数组RxData中；当此字符正好为“#”时，则表示输入完成。（3）跳出循环将RxData中的每一个字符按次序发送到PC端，同时重置count。程序分析程序分析voidmain(void){ CLKCONCMD&=~0x40;//设置系统时钟源为32MHZ晶振while(CLKCONSTA&0x40);//等待晶振稳定为32MCLKCONCMD&=~0x47;//设置系统主时钟频率为32MHZInitUart();//调用串口初始化函数

UartState=UART0_RX;//串口0默认处于接收模式memset(RxData,0,SIZE);while(1){if(UartState==UART0_RX)//接收状态

{if(RxBuf!=0){if(count<50)//以'＃'为结束符,一次最多接收50个字符

RxData[count++]=RxBuf;else{if(count>=50)//判断数据合法性，防止溢出{count=0;//计数清0memset(RxData,0,SIZE);//清空接收缓冲区}elseUartState=UART0_TX;//进入发送状态

}RxBuf=0;}}if(UartState==UART0_TX)//发送状态

{U0CSR&=~0x40;//禁止接收

UartSendString(RxData,count);//发送已记录的字符串。U0CSR|=0x40;//允许接收

UartState=UART0_RX;//恢复到接收状态

count=0;//计数清0memset(RxData,0,SIZE);//清空接收缓冲区}}}串口初始化的实现代码如下：程序分析/*串口初始化函数*/voidInitUart(void){PERCFG=0x00;//外设控制寄存器USART0的IO位置:0为P0口位置1P0SEL=0x0c;//P0_2,P0_3用作串口（外设功能）

P2DIR&=~0xC0;//P0优先作为UART0

U0CSR|=0x80;//设置为UART方式

U0GCR|=11; U0BAUD|=216;//波特率设为115200UTX0IF=0;//UART0TX中断标志初始置位0U0CSR|=0x40;//允许接收

IEN0|=0x84;//开总中断允许接收中断}串口发送字节、发送字符串和接收字节函数代码如下：程序分析/*串口发送函数*/voidUartSendString(char*Data,intlen){uinti;

for(i=0;i<len;i++){U0DBUF=*Data++;while(UTX0IF==0);UTX0IF=0;}}/*串口中断处理函数：当串口0产生接收中断，将收到的数据保存在RxBuf中*/