CC2530基础实验:(6)串口通讯-发送与接收字符串

目录

前言

一、实验相关电路图

二、实验相关理论与寄存器

1.并行通信与串行通信

2.URAT

3.同步通信与异步通信

4.外设I/O

5.CC2530 的串口通信模块

6.相关寄存器

三、源码分析

1.发送字符串

 2.接收字符串


前言

本实验用于学习CC2530芯片:

  • 发送与接收字符串的串口配置与使用
  • 观察串口发送指示灯的变化
  • 一、实验相关电路图

    P0_2、 P0_3 配置为外设功能时: P0_2 为 RX, P0_3 为 TX。USART0 和 USART1 是串行通信接口,它们能够分别运行于异步 UART 模式或者同步 SPI 模式。两个 USART 具有同样的功能,可以设置在单独的 I/O 引脚。更详细的说明请参考数据手册 7.6 和16.1 节。

    二、实验相关理论与寄存器

    1.并行通信与串行通信

            微控制器与外设之间的数据通信,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:指数据的各位同时发送或接收,每个数据位使用单独的一条导线。传输速度快、效率高,但需要的数据线较多,成本高。
            串行通信:指数据一位接一位地顺序发送或接收。需要的数据线少,成本低,但传输速度慢,效率低。

    2.URAT

            UART,即通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),是一种异步收发传输器,是电脑硬件的一部分。它将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片,UART通常被集成于其他通讯接口的连结上。我们通常说的串口——UART包含TTL电平和RS-232电平两种,在嵌入式系统里面,单片机的串口一般都是TTL电平。
            UART因为有两根线数据线TX和RX,可以以全双工的形式进行发送和接收数据,同一时刻,两条链路的发送器和接收器可以同时传输数据。

    3.同步通信与异步通信

            同步是指:发送方发出数据后,等接收方发回响应以后才发下一个数据包的通讯方式。
            异步是指:发送方发出数据后,不等接收方发回响应,接着发送下个数据包的通讯方式。
    其中SPI IIC为同步通信,UART为异步通信,USART为同步&异步通信(STM32有所应用)。  

    4.外设I/O

            I/O接口是介于CPU和外设之间的一种缓冲电路,在CPU和外设之间起到速度匹配、信号转换(数据传输)等作用。对于USART 和定时器 I/O,在一个数字 I/O 引脚上选择外设 I/O 功能,需要设置对应的 PxSEL 位为 1。
            注意,该外部单元具有两个可以选择的位置对应它们的 I/O 引脚,详情见下表。如果有关于 I/O 映射的冲突设置,可以在这些之间设置优先级(使用 P2SEL.PRIxP1 和 P2DIR.PRIP0 位)。所有不会导致冲突的组合都可以使用。注意即使没有使用,外设一般也会出现在选定的位置,使用引脚的其他外设必须给予较高的优先级。例外情况是流量控制禁用时 UART 模式下 USART 的 RTS 和 CTS 引脚, 以及 SPI 主模式下 USART 配置的 SSN 引脚。
            还要注意 PxINP 的设置,有输入引脚的外设单元是从引脚接收输入,这可能会影响外设单元的状态。例如如果 RX 引脚在用作一个 UART 引脚之前,可能已经有活动, UART 在使用之前必须被清除。

    部分外设I/O引脚映射

    按照表格寄存器的内容, 对 T3 进行配置,由于定时器 T3 为 8 位,所以配置稍有不同。

    5.CC2530 的串口通信模块

            CC2530 有两个串行通信接口 USART0 和 USART1,它们能够分别运行于异步 UART 模式或者同步 SPI 模式。两个 USART 接口具有相同的功能,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_6

    对每个 USART 串口通信编程,本质是设置相关的 5 个寄存器:
    <1> UxCSR: USARTx 的控制和状态寄存器。
    <2> UxUCR: USARTx 的 UART 控制寄存器。
    <3> UxGCR: USARTx 的通用控制寄存器。
    <4> UxDBUF: USARTx 的接收/发送数据缓冲寄存器。
    <5> UxBAUD: USARTx 的波特率控制寄存器

    6.相关寄存器

    CC2530 单片机的 UART 接口则是 TTL 电平, 现在电脑一般去掉 232 串口了, 所以开发板自带了usb 转串口的芯片, 接上 usb 线装好驱动就可以和 2530 通讯。
    相关寄存器 UxCSR、 UxCSR、 UxGCR、 UxBUF、 UxBAUD、 CLKCONCMD、 CLKCONSTA如下表所示:

    寄存器 描述

    U0CSR (0x86)–

    USART0控制和状态

    Bit[7] MODE

    USART模式选择

    0:SPI模式   1:UART模式

    Bit[6] RE

    UART接收器使能

    0:禁用接收器   1:接收器使能

    Bit[5] SLAVE

    SP主或者从模式选择

    0:SPI主模式    1:SPI从模式

    Bit[4] FE UART帧错误状态
    0:无帧错误检测    1:字节收到不正确停止位级别
    Bit[3] ERR

    UART奇偶错误状态

    0:无奇偶错误检测   1:字节收到奇偶错误

    Bit[2] RX_BYTE

    接收字节状态
    0:没有收到字节   1:准备好接收字节

    Bit[1] TX_BYTE

    传送字节状态

    0字节没有被传送   1写到数据缓存寄存器的最后字节被传送

    Bit[0] ACTIVE USART传送/接收主动状态、在SPI从模式下该位等于从模式选择
    0:USART空闲    1:在传送或者接收模式USART忙碌
    U0GCR (0xC5)–USART0通用控制 Bit[7] CPOL

    SPI的时钟极性

    0:负时钟极性   1:正时钟极性

    Bit[6] CPHA SPI时钟相位
    0:当SCK从CPOL倒置到CPOL时数据输出到MOSI,并且当SCK从CPOL倒置到CPOL时数据输入抽样到MISO。
    1:当SCK从CPOL倒置到CPOL时数据输出到MOSI,并且当SCK从CPOL倒置到CPOL时数据输入抽样到MISO
    Bit[5] ORDER

    传送位顺序

    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决定了UART波特率和SPI的主SCK时钟频率

    U0BAUD (0xC2–
    USART 0波特率控制
    BAUD_M[7:0] 波特率小数部分的值。BAUD_E和BAUD_M决定了UART的波特率和SPI的主SCK时钟频率
    U0DBUF USART 0接收/发送数据缓存
    UTX0IF(发送中断标志) IRCON2 Bit1

    USART 0 TX中断标志

    0:无中断未决   1:中断未决

    CLKCONCMD时钟控制命令 Bit[7] OSC32K 32 kHz时钟振荡器选择
    0:32 kHz XOSC   1:32 kHz RCOSC
    Bit[6] OSC

    系统时钟源选择
    0:32 MHz XOSC   1:16 MHz RCOSC

    Bit[5:3] TICKSPD

    定时器标记输出设置
    000:32 MHz  001:16 MHz  010:8 MHz   011:4 MHz

    100:2 MHz    101:1 MHz   110:500 kHz 111:250 kHz

    Bit[2:0] CLKSP

    时钟速度
    000:32 MHz  001:16 MHz   010:8 MHz    011:4 MHz

    100:2 MHz    101:1 MHz     110:500 kHz  111:250 kHz

    CLKCONSTA CLKCONSTA寄存器是一个只读寄存器,用来获得当前时钟状态

    由寄存器UxBAUD.BAUD_M[7:0]和UxGCR.BAUD_E[4:0]定义波特率。该波特率用于UART传送,也用于SPI传送的串行时钟速率。波特率由下式给出:

    其中F是系统时钟频率,等于16 MHz RCOSC或者32 MHz XOSC。
    32 MHz系统时钟常用的波特率设置:

    CC2530 配置串口的一般步骤:
    1、 配置 IO,使用外部设备功能。 此处配置 P0_2 和 P0_3 用作串口 UART0
    2、 配置相应串口的控制和状态寄存器。
    3、 配置串口工作的波特率。
    寄存器具体配置如下:

    PERCFG = 0x00; //位置 1 P0 口
    P0SEL = 0x0c; //P0_2,P0_3 用作串口(外部设备功能)
    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 115200 根据上面表中获得的数据
    UTX0IF = 0; //UART0 TX 中断标志初始置位 0
    //下两行是接收时需要额外配置的寄存器
    U0CSR |=0x40; //允许接收
    IEN0 |=0x84; //开总中断允许接收中断
    

    三、源码分析

    1.发送字符串

    /****************************************************************************
    * 文 件 名: main.c
    * 描    述: 设置串口调试助手波特率:115200bps 8N1
    *           会收到CC2530发过来的:Hello Zigbee
    ****************************************************************************/
    #include <ioCC2530.h>
    #include <string.h>
    
    typedef unsigned char uchar;
    typedef unsigned int  uint;
    #define TX_SIZE    20
    #define TX_STRING  "Hello Zigbee  "
    char TxData[TX_SIZE];        //存储发送字符串
    
    //以毫秒为单位延时 16M时约为535,32M时要调整,系统时钟不修改默认为16M
    //入口参数: msec 延时参数,值越大延时越久   出口参数: 无
    void DelayMS(uint msec)
    {  
        uint i,j;
        for (i=0; i<msec; i++)
            for (j=0; j<1070; j++);
    }
    
    //串口初始化函数
    void InitUart(void)
    { 
        PERCFG = 0x00;           //外设控制寄存器 USART 0的IO位置:0为P0口位置1 
        P0SEL = 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115200
        UTX0IF = 0;              //UART0 TX中断标志初始置位0
    }
    
    // 串口发送函数   入口参数: Data:发送缓冲区   len:发送长度
    void UartSendString(char *Data, int len)
    {
        uint i;
        for(i=0; i<len; i++)
        {
            U0DBUF = *Data++;
            while(UTX0IF == 0);
            UTX0IF = 0;
        }
    }
    
    //程序入口函数
    void main(void)
    {	
        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   
          
        InitUart();                       //调置串口相关寄存器
        memset(TxData, 0, TX_SIZE);       //数据清0
        memcpy(TxData, TX_STRING, sizeof(TX_STRING)); //复制发送字符串到TxData   
        while(1)
        {
            UartSendString(TxData, sizeof(TX_STRING)); //串口发送数据
            DelayMS(1000);                 //延时
        }
    }

     2.接收字符串

    /****************************************************************************
    * 文 件 名: main.c
    * 描    述: 串口调试助手给CC2530发字符串时,开发板会返回接收到的字符串
    ****************************************************************************/
    #include <ioCC2530.h>
    #include <string.h> //使用memset需要声明该头文件
    
    typedef unsigned char uchar;
    typedef unsigned int  uint;
    #define UART0_RX    1
    #define UART0_TX    2
    #define SIZE       51
    char RxBuf;
    char UartState;
    uchar count;
    char RxData[SIZE];        //存储发送字符串
    
    void main(void)           //主函数
    {	
        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   
       
        InitUart();                                //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);                   //清空接收缓冲区
        
        while(1)
        {
            if(UartState == UART0_RX)              //接收状态 
            { 
                if(RxBuf != 0) 
                {                 
                    if((RxBuf != '#')&&(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0
                            memset(RxData, 0, SIZE);//清空接收缓冲区
                        }
                        else
                            UartState = 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0
                memset(RxData, 0, SIZE);           //清空接收缓冲区
            }    
        }
    }
    void DelayMS(uint msec)     //以毫秒为单位延时,msec 延时参数,值越大,延时越久
    { 
        uint i,j;
        
        for (i=0; i<msec; i++)
            for (j=0; j<1070; j++);
    }
    void InitUart(void)          //串口初始化
    { 
        PERCFG = 0x00;           //外设控制寄存器 USART 0的IO位置:0为P0口位置1 
        P0SEL = 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115200
        UTX0IF = 0;              //UART0 TX中断标志初始置位0
        U0CSR |= 0x40;           //允许接收 
        IEN0 |= 0x84;            //开总中断允许接收中断  
    }
    
    //串口发送函数   Data:发送缓冲区   len:发送长度
    void UartSendString(char *Data, int len)
    {
        uint i;
        for(i=0; i<len; i++)
        {
            U0DBUF = *Data++;
            while(UTX0IF == 0);
            UTX0IF = 0;
        }
    }
    
    //UART0_ISR(void) 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
    #pragma vector = URX0_VECTOR 
    __interrupt void UART0_ISR(void) 
    { 
        URX0IF = 0;       // 清中断标志 
        RxBuf = U0DBUF;                           
    }
    

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