《短距离无线通信技术实验》

实验3 UART串口实验

【实验目的】

1. 掌握CC2530的UART串口寄存器设置； 2. 掌握UART串口中断函数程序的编程方法。 【实验内容】

1. 在IAR集成开发环境中编写定时器中断程序 【预备知识】

1. 了解C语言的基本知识；

2. 了解IAR中编写和调试程序的方法。 【实验设备】

1. 硬件：教学实验箱、PC机；

2. 软件：PC机操作系统 Windows 98(2000、XP) ＋ IAR开发环境。

3. 实验必须连接好仿真器，通用调试母板，将通用调试母板串口和PC串口连接好。 【基础知识】

串行通信接口电路一般由可编程的串行接口芯片、波特率发生器、EIA与TTL电平转换器以及地址译码电路组成。采用的通信协议有两类：异步协议和同步协议。随着大规模集成电路技术的发展，通用的同步(USRT)和异步（UART）接口芯片种类越来越多，它们的基本功能是类似的。采用这些芯片作为串行通信接口电路的核心芯片，会使电路结构比较简单。下面介绍了异步串行通信的基本原理、串行接口的物理层标准以及PXA270串行口控制器。 1. 异步串行通信

异步串行方式是将传输数据的每个字符一位接一位(例如先低位、后高位)地传送。数据的各不同位可以分时使用同一传输通道，因此串行I/O可以减少信号连线，最少用一对线即可进行。接收方对于同一根线上一连串的数字信号，首先要分割成位，再按位组成字符。为了恢复发送的信息，双方必须协调工作。在微型计算机中大量使用异步串行I/O方式，双方使用各自的时钟信号，而且允许时钟频率有一定误差，因此实现较容易。但是由于每个字符都要独立确定起始和结束(即每个字符都要重新同步)，字符和字符间还可能有长度不定的空闲时间，因此效率较低。

图6-1给出异步串行通信中一个字符的传送格式。开始前，线路处于空闲状态，送出连续“1”。传送开始时首先发一个“0”作为起始位，然后出现在通信线上的是字符的二进制编码数据。每个字符的数据位长可以约定为5位、6位、7位或8位，一般采用ASCII编码。后面是奇偶校验位，根据约定，用奇偶校验位将所传字符中为“1”的位数凑成奇数个或偶数个。也可以约定不要奇偶校验，这样就取消奇偶校验位。最后是表示停止位的“1”信号，

这个停止位可以约定持续1位、1.5位或2位的时间宽度。至此一个字符传送完毕，线路又进入空闲，持续为“1”。经过一段随机的时间后，下一个字符开始传送才又发出起始位。每一个数据位的宽度等于传送波特率的倒数。微机异步串行通信中，常用的波特率为110，150，300，600，1200，2400，4800，9600等。

图6-1 串行通信字符格式

2. 串行接口的物理层标准

通用的串行I/O接口有许多种，现就最常见的两种标准作简单介绍。

1) EIA RS-232C

这是美国电子工业协会推荐的一种标准(Electronic industries Association Recoil-mendedStandard)。它在一种25针接插件(DB－25)上定义了串行通信的有关信号。这个标准后来被世界各国所接受并使用到计算机的I/O接口中。

在实际异步串行通信中，并不要求用全部的RS-232C信号，许多PC/XT兼容机仅用15针接插件(DB-15)来引出其异步串行I/O信号，而PC中更是大量采用9针接插件(DB-9)来担当此任。图6-2分别给出了DB-25和DB-9的引脚定义，表6-1列出了引脚的名称以及简要说明。

图6-2 DB-25和DB-9引脚定义

表6-1 引脚说明：

引脚名称 FG TXD RXD RTS CTS DSR DTR CD SG 全 称 Frame Ground Transmitted Data Received Data Request to Send Clear to Send Data Set Ready Data Terminal Ready Carrier Detect Signal Ground 说 明 连到机器的接地线 数据输出线 数据输入线 要求发送数据 回应对方发送的RTS的发送许可，告诉对方可以发送 告知本机在待命状态 告知数据终端处于待命状态 载波检出，用以确认是否收到Modem的载波 信号线的接地线（严格的说是信号线的零标准线） 图6-3给出了两台微机利用RS-232C接口通信的两种基本连接方式。

简单连接 完全连接 图6-3 RS-232连线图

2) 信号电平规定

RS-232C规定了双极性的信号逻辑电平, 它是一套负逻辑定义：

-3V到-25V之间的电平表示逻辑“1”。 +3V到+25V之间的电平表示逻辑“0”。

以上标准称为EIA电平。PC/XT系列使用的信号电平是-12V和+12V，符合EIA标准，但在计算机内部流动的信号都是TTL电平，因此这中间需要用电平转换电路。常用专门的RS-232接口芯片，如SP3232、SP3220等，在TTL电平和EIA电平之间实现相互转换。PC/XT系列以这种方式进行串行通信时，在波特率不高于9600的情况下，理论上通信线的长度限制为15米。 3. UART接口电路

UART接口电路完成TTL电平串行接口到RX232C电平接口的转换，电路原理图如下所示：

4. UART中断寄存器

CC2530有UART0和UART1两个串口，下面是UART0的寄存器定义，UART1的寄存器和UART0类似，具体设置请参照CC2530数据手册。

U0CSR （串口0控制状态寄存器） 位号 7 6

位名 MODE RE

复位值 0 0

操作性 读 读/写

描述

串口模式选择 0：SPI模式； 1：UART串口模式 接收使能 0：关闭接收； 1：允许接收

5 4 3 2 1 0

SLAVE FE ERR RX_BYTE TX_BYTE ACTIVE 0 0 0 0 0 0 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 读/写 SPI主从选择 0：SPI主； 1：SPI从

串口帧错误状态 0：没有帧错误； 1：出现帧错误 串口校验结果 0：没有校验错误； 1：字节校验出错 接收状态 0：没有接收到数据； 1：接收到1字节数据 发送状态 0：没有发送；1：最后一次写入U0BUF的数据已经发送串口忙标志 0 ：串口闲； 1：串口忙

U0GCR （串口0控制状态寄存器） 位号 7

位名 CPOL

复位值 0

操作性 读/写

描述

SPI时钟极性

0：低电平空闲； 1：高电平空闲 SPI时钟相位 0：由CPOL 跳向非CPOL 时采样，由非CPOL 跳向CPOL 时输出 1：由非CPOL 跳向CPOL 时采样，由CPOL跳向非CPOL 时输出 传输位序

0 ：低位在先； 1： 高位在先 波特率指数值，BAUD_M 决定波特率

描述

波特率尾数，与BAUD_E 决定波特率

描述

UART0 收发寄存器

6 CPHA 0 读/写

5 4:0 位号 7:0 位号 7:0

ORDER BAUD_E[4:0] 位名

BAUD_M[7:0] 位名 DATA[7:0]

0 0x00 复位值 0x00 复位值 0x00

读/写 读/写 操作性 读/写 操作性 读/写

U0BAUD （串口0 波特率控制寄存器）

U0BUF （串口0 收发缓冲器）

程序中寄存器的设定如下：

CLKCONCMD &= ~0x40; //选择32M晶振 while(!(SLEEPSTA & 0x40)); //等待XSOC稳定

CLKCONCMD = 0xb8; //TICHSPD 128分频，CLKSPD 不分频 SLEEPCMD |= 0x04; //关闭不用的RC 振荡器 PERCFG = 0x00; //位置1 P0 口 P0SEL = 0x3c; //P0 用作串口 U0CSR |= 0x80; //UART 方式 U0GCR |= 10; //baud_e = 10;

U0BAUD |= 216; //波特率设为57600（波特率设置参照下表） UTX0IF = 1;

U0CSR |= 0x40; //允许接收

IEN0 |= 0x84; //开总中断，接收中断

32MHz系统时钟波特率常用设置表

波特率/bps 2400 4800 9600 14400 19200 28800 38400 57600 76800 115200 230400

UxBAUD.BAUD_M

59 59 59 216 59 216 59 216 59 216 216

UxGCR.BAUD_E

6 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12

误差/（%）

0.14 0.14 0.14 0.03 0.14 0.03 0.14 0.03 0.14 0.03 0.03

5. UART发送和接收函数

UART程序分发送和接收两部分：

void UartTX_Send_String(char *Data,int len) //串口发送函数 { int j;

for(j=0;j

U0DBUF = *Data++; while(UTX0IF == 0); UTX0IF = 0; } }

根据中断向量表，UART接收中断函数格式如下： #pragma vector=URX0_VECTOR __interrupt void uart0(void){ URX0IF = 0; P0_0=~P0_0;

uart_buffer = U0DBUF;

UartTX_Send_String(\发送\} 【实验步骤】

1. 参照5.1 IAR 安装及使用说明中的步骤“如何新建一个工程->添加配置->添加文件->编译链接->下载调试运行”的过程，新建一个工程uart0，添加相应的文件，并修改uart0的工程设置；

2. 创建uart0.c并加入到工程uart0中；

//清接收中断标志

//uart0接收中断函数

//等待发送完毕