第3章_CC2530接口之TinyOS组件编程4(Uart)

1、TinyOS & NesC编程TinyOS & NesC Programming第3章 CC2530接口之TinyOS组件编程3（Uart）- 2 -3.4 串口串口 USART0和和USART1是串行通信接口，两个是串行通信接口，两个USART具有同样的功能，可以分别运具有同样的功能，可以分别运行于异步行于异步UART模式和同步模式和同步SPI模式模式 - 3 -3.4.1 串口模式串口模式 USART0和和USART1是串行通信接口，两个是串行通信接口，两个USART具有同样的功能，可以分别运具有同样的功能，可以分别运行于在两种模式下：行于在两种模式下：l 异步异步UART模式模式l 同步

2、同步SPI模式模式 - 4 -3.4.1 串口模式串口模式 异步异步UART模式模式: UART模式提供异步串行接口，在模式提供异步串行接口，在UART模式中，有模式中，有2种接口选择种接口选择方式：方式：2线接口和线接口和4线接口。线接口。l 2线接口，即使用线接口，即使用RXD、TXD 。l 4线接口，即使用引脚线接口，即使用引脚RXD、TXD、RTS和和CTS- 5 -3.4.1 串口模式串口模式 UART模式的操作具有以下特点模式的操作具有以下特点:l 8位或者位或者9位负载数据。位负载数据。l 奇校验、偶校验或者无奇偶校验。奇校验、偶校验或者无奇偶校验。l 配置起始位和停止位。配置起

3、始位和停止位。l 配置配置LSB（最低有效位）或者（最低有效位）或者MSB（最高有效位）首先传送。（最高有效位）首先传送。l 独立收发中断。独立收发中断。l 独立收发独立收发DMA触发。触发。l 奇偶校验和帧校验出错状态。奇偶校验和帧校验出错状态。- 6 -3.4.1 串口模式串口模式 UART模式提供全双工传送，接收器中的位同步不影响发送功能。传送一个模式提供全双工传送，接收器中的位同步不影响发送功能。传送一个UART字节包含字节包含1个起始位，个起始位，8个数据位，个数据位，1个作为可选的第个作为可选的第9位数据或者奇偶校验位数据或者奇偶校验位，再加上位，再加上1个或者个或者2个停止位个停

4、止位 - 7 - USART控制和状态寄存器控制和状态寄存器UxCSR3.4.1 串口模式串口模式 UART操作由操作由USART控制和状态寄存器控制和状态寄存器UxCSR以及以及UART控制寄存器控制寄存器UxUCR 位位名称名称复位复位R/W描述描述7MODE0R/WUSART模式选择0：SPI模式1：UART模式6RE0R/W启动UART接收器。注意UART完全配置之前不能接收。0：禁止接收器1：使能接收器5SLAVE0R/WSPI主或者从模式选择0：SPI主模式1：SPI从模式4FE0R/W0UART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3FRR0R/W0UART奇偶校

5、验错误状态0：无奇偶校验检测1：字节收到奇偶错误2RX_BYTE0R/W0接收字节状态，UART模式和SPI模式。当读U0DBUF该位自动清零，通过写0清除它，这样有效丢弃U0BUF中的数据0：没有收到字节1：接收字节就绪1TX_BYTE0R/W0传送字节状态，UART和SPI从模式0：字节没有传送1：写到数据缓存寄存器的最后字节已经传送0ACTIVE0RUSART传送/接收主动状态0：USART空闲1：USART在传送或者接收模式忙碌/设置UART模式U0CSR |= 0 x80;/允许接收U0CSR |= 0 x40；- 8 - USART控制和状态寄存器控制和状态寄存器UxCSR3.4.

6、1 串口模式串口模式 UART操作由操作由USART控制和状态寄存器控制和状态寄存器UxCSR以及以及UART控制寄存器控制寄存器UxUCR UART控制寄存器控制寄存器UxUCR位位名称名称复位复位R/W描述描述7FLUSH0R/W1清除单元。当设置时，该事件将会立即停止当前操作并返回单元的空闲状态6FLOW0R/WUART硬件流使能。用RTS和CTS引脚选择硬件流控制的使用0：流控制禁止1：流控制使能5D90R/WUART奇偶校验位。当使能奇偶校验，写入D9的值决定发送的第9位的值。如果收到的第9位不匹配收到的字节的奇偶校验，接收报告ERR。0：奇校验1：偶校验4BIT90R/WUART9

7、位数据使能。当该位是1时，使能奇偶校验位传输即第9位。如果通过PARITY使能奇偶校验，第9位的内容是通过D9给出的。0：8位传输1：9位传输3PARITY0R/WUART奇偶校验使能。除了为奇偶校验设置该位用于计算，必须使能9位模式0：禁用奇偶校验1：使能奇偶校验2SPB0R/WUART停止位数。选择要传送的停止位的位数0：1位停止位1：2位停止位1STOP0R/WUART停止位的电平必须不同于开始为的电平0：停止位低电平1：停止位高电平0START0R/WUART起始位电平，闲置线的极性采用选择的起始位级别的电平的相反的电平0：起始位低电平1：起始位高电平- 9 -3.4.1 串口模式串口

8、模式 当当UxCSR.MODE设置为设置为1时，就选择了时，就选择了UART模式。当模式。当USART收发数据缓冲器收发数据缓冲器UxDBUF写入数据时，该字节发送到输出引脚写入数据时，该字节发送到输出引脚TXD。UxDBUF寄存器是双缓冲的寄存器是双缓冲的 位位名称名称复位复位R/W描述描述7：0DATA7：00 x00R/WUSART接收和传送数据。当写这个寄存器的时候接收和传送数据。当写这个寄存器的时候数据被写到内部的传送数据寄存器，当读取该寄数据被写到内部的传送数据寄存器，当读取该寄存器的时候，数据来自内部读取的数据寄存器存器的时候，数据来自内部读取的数据寄存器/定义一个字符型变量定义

9、一个字符型变量unsigned char temp;/读出读出U0DBUF中的数据中的数据temp = U0DBUF；- 10 -3.4.1 串口模式串口模式 UART发送过程发送过程 当字节传送开始时，当字节传送开始时，UxCSR.ACTIVE位变为高电平，而当字节传送结束时为低电位变为高电平，而当字节传送结束时为低电平。平。 当传送接收结束时，当传送接收结束时，UxCSR.TX_BYTE位设置为位设置为1。 当当USART收收/发数据缓冲寄存器就绪，准备接收新的发送数据时，就产生了一个发数据缓冲寄存器就绪，准备接收新的发送数据时，就产生了一个中断请求。该中断在传送开始之后立刻发生，因此，当

10、字节正在发送时，新的字中断请求。该中断在传送开始之后立刻发生，因此，当字节正在发送时，新的字节能够装入数据缓存器。节能够装入数据缓存器。 - 11 -3.4.1 串口模式串口模式 UART接收过程接收过程 当当1写入写入UxCSR.RE位时，在位时，在UART上数据接收开始。上数据接收开始。 UART在输入引脚在输入引脚RXDx中寻找有效起始位，并且设置中寻找有效起始位，并且设置UxCSR.ACTIVE位为位为1。 当检测出有效起始位时，收到的字节就传入到接收寄存器，当检测出有效起始位时，收到的字节就传入到接收寄存器，UxCSR.RX_BYTE位位设置为设置为1。该。该 操作完成时，产生接收中

11、断。同时操作完成时，产生接收中断。同时UxCSR.ACTIVE变为低电平。通过寄存器变为低电平。通过寄存器UxBUF提供收到的数据字节。提供收到的数据字节。 当当UxBUF读出时，读出时，UxCSR_BYTE位由硬件清零。位由硬件清零。 - 12 -3.4.1 串口模式串口模式 UART硬件流控制硬件流控制 当当UxUCR.FLOW位设置为位设置为1，硬件流控制使能。然后，当接收寄存器为空而且接，硬件流控制使能。然后，当接收寄存器为空而且接收使能时，收使能时，RTS输出变低。在输出变低。在CTS输入变低之前，不会发生字节传送。硬件流控输入变低之前，不会发生字节传送。硬件流控制适用于制适用于“4

12、线接口线接口”。 - 13 -3.4.1 串口模式串口模式 UART特征格式特征格式 如果寄存器如果寄存器UxUCR中的中的BIT9和奇偶校验位设置为和奇偶校验位设置为1，那么奇偶校验产生且使能。，那么奇偶校验产生且使能。奇偶校验计算出来，作为第奇偶校验计算出来，作为第9位来传送。位来传送。 在接收期间，奇偶校验位计算出来而且与收到的第在接收期间，奇偶校验位计算出来而且与收到的第9位进行比较。如果奇偶校验位进行比较。如果奇偶校验位出错，则位出错，则UxCSR.ERR位设置为高电平。当读取位设置为高电平。当读取UxCSR时，时，UxCSR.ERR位清位清除。除。 - 14 -3.4.1 串口模式

13、串口模式 波特率产生波特率产生 当运行当运行UART模式时，内部的波特率发生器设置模式时，内部的波特率发生器设置UART波特率。当运行在波特率。当运行在SPI模式模式时，内部的波特率发生器设置时，内部的波特率发生器设置SPI主时钟频率。主时钟频率。 波特率由寄存器波特率由寄存器UxBAUD.BAUD7:0和和UxGCR.BAUD_E4:0定义，该波特率用定义，该波特率用于于UART传送，也用于传送，也用于SPI传送的串行时钟速率。传送的串行时钟速率。 _256_* 2*282BAUDEBAUDMF波特率f是系统时钟频率，等于是系统时钟频率，等于16MHzRCOSC或者或者32MHzXOSC -

14、 15 -3.4.1 串口模式串口模式 波特率控制寄存器波特率控制寄存器BAUD_M位位名称名称复位复位R/W描述描述7：0BAUD_M7：00 x00R/W波特率小数部分的值。波特率小数部分的值。BAUD_E和和BAUD_M决定了决定了UART的波特率和的波特率和SPI的主的主SCK时钟频率时钟频率- 16 -3.4.1 串口模式串口模式 UxGCR通用控制寄存器通用控制寄存器 位位名称名称复位复位R/W描述描述7CPOL0R/WSPI的时钟极性的时钟极性0：负时钟极性：负时钟极性1：正时钟极性：正时钟极性6CPHA0R/WSPI时钟相位时钟相位0：当：当SCK从从CPOL倒置到倒置到CPO

15、L时数据输出到时数据输出到MOSI并且当并且当SCK从从CPOL倒置到倒置到CPOL时数据抽样到时数据抽样到MISO1：当：当SCK从从CPOL倒置到倒置到CPOL时数据输出到时数据输出到MOSI并且当并且当SCK从从CPOL倒置到倒置到CPOL时数据抽取到时数据抽取到MISO5ORDER0R/W传送位顺序传送位顺序0：LSB先传送先传送1：MSB先传送先传送4：0BAUD_E4:000000R/W波特率指数值。波特率指数值。BAUD_E和和BAUD_M决定了决定了UART的波特率和的波特率和SPI的主的主SCK时钟频率时钟频率- 17 -3.4.1 串口模式串口模式 标准波特率所需的寄存器值

16、标准波特率所需的寄存器值 波特率（波特率（bps）UxBAUD.BAUD_MUxGCR.BAUD_E误差（误差（%）24005960.1448005970.1496005980.141440021680.03192005990.142880021690.033840059100.1457600216100.037680059110.14115200216110.03230400216120.03 该表适用于典型的该表适用于典型的32MHz系统时钟系统时钟 /设置波特率为设置波特率为57600U0GCR |= 10;U0BAUD |= 216;- 18 -3.4.1 串口模式串口模式 系统时钟设

17、置系统时钟设置 波特率发生器的时钟是从所选的主系统时钟源获得的，主系统时钟源可以是波特率发生器的时钟是从所选的主系统时钟源获得的，主系统时钟源可以是32MHz XOSC或或16MHz RCOSC。通过。通过CLKCONCMD.OSC位可选择主系位可选择主系统时钟源统时钟源 /设置时钟晶振为设置时钟晶振为32MHZCLKCONCMD &= 0 x40;- 19 -3.4.1 串口模式串口模式 串口发送数据串口发送数据 下述内容用于实现任务描述下述内容用于实现任务描述4.D.4，串口发送数据，串口发送数据 P0.2为串口的为串口的RX，P0.3为串口的为串口的TX。通过。通过JP6使用跳线选择使用

18、使用跳线选择使用RS232或者或者RS485 采用两线方式采用两线方式- 20 -3.4.1 串口模式串口模式 串口初始化串口初始化 选择工作时钟。选择工作时钟。 选择串口外设备用位置。选择串口外设备用位置。 初始化初始化I/O口。口。 设置波特率。设置波特率。void initUARTtest(void) /初始化时钟 InitClock(); /使用串口备用位置1 P0口 PERCFG = 0 x00; /P0用作串口 P0SEL = 0 x3c; /选择串口0优先作为串口 P2DIR &= 0XC0; /UART方式 U0CSR |= 0 x80; /波特率baud_e的选择 U0GCR

19、 |= 10; /波特率设为57600 U0BAUD |= 216; /串口0发送中断标志清零 UTX0IF = 0;- 21 -3.4.1 串口模式串口模式 串口发送字符串函数串口发送字符串函数void UartTX_Send_String(char *Data,int len) int j; for(j=0;jlen;j+) U0DBUF = *Data+; while(UTX0IF = 0); UTX0IF = 0; - 22 -3.4.1 串口模式串口模式 主函数主函数/包含的头文件包含的头文件#include #include #define uint unsigned int#de

20、fine uchar unsigned char/定义控制灯的端口定义控制灯的端口#define LED1 P1_0#define LED2 P1_1/函数声明函数声明void Delay(uint);void initUARTtest(void);void UartTX_Send_String(char *Data,int len);/*延时函数延时函数*/void Delay(uint n)uint i;for(i=0;in;i+);for(i=0;in;i+);for(i=0;in;i+);for(i=0;in;i+);for(i=0;in;i+);- 23 -3.4.1 串口模式串口模

21、式 主函数主函数/*main（）函数（）函数*/void main(void) uchar i; char Txdata30= Qingdao Donghe Xinxi Jishu ; /P1 输出控制输出控制LED P1DIR = 0 x03; /开开LED1 LED1 = 0; /关关LED2 LED2 = 1; /串口初始化串口初始化 initUARTtest(); /串口发送串口发送Qingdao Donghe Xinxi Jishu UartTX_Send_String(Txdata,29); /清空清空Txdata for(i=0;i30;i+)Txdatai= ; /将将UART

22、0 TX test赋给赋给Txdata; strcpy(Txdata,UART0 TX test ); while(1) /串口发送数据串口发送数据 UartTX_Send_String(Txdata,sizeof(UART0 TX Test); /延时延时 Delay(50000); Delay(50000); Delay(50000); LED1 = LED1; LED2 = LED2; - 24 -3.4.1 串口模式串口模式 下载程序至协调器设备中下载程序至协调器设备中，程序运行后程序运行后，LED1和和LED2不断闪烁，不断闪烁，使用串口工具使用串口工具观察实验现象观察实验现象 -

23、25 -3.4.1 串口模式串口模式 SPI模式模式：在在SPI模式中，模式中，USART通过通过3线接口或者线接口或者4线接口与外部系统通信。接线接口与外部系统通信。接口包含引脚口包含引脚MOSI、MISO、SCK和和SS_N。当。当UxCSR.MODE设置为设置为0时，选中时，选中SPI模式。模式。SPI模式包含下列特征：模式包含下列特征： 3线或者线或者4线线SPI接口。接口。 主和从模式。主和从模式。 可配置的可配置的SCK极性和相位。极性和相位。 可配置的可配置的LSB或或MSB传送。传送。- 26 -3.4.1 串口模式串口模式 SPI主操作模式主操作模式 当寄存器当寄存器UxBU

24、F写入字节后，写入字节后，SPI主模式字节传送开始。主模式字节传送开始。USART使用波特率发生使用波特率发生器生成器生成SCK串行时钟，而且传送发送寄存器提供的字节到输出引脚串行时钟，而且传送发送寄存器提供的字节到输出引脚MOSI。同时。同时接收寄存器从输入引脚接收寄存器从输入引脚MISO获取收到的字节。获取收到的字节。 当传送开始当传送开始UxCSR.ACTIVE位变高，当传送结束后位变高，当传送结束后UxCSR.ACTIVE位变低。当位变低。当传送结束时，传送结束时，UxCSR.TX_BYTE位设置为位设置为1。 串行时钟串行时钟SCK的极性由的极性由UxGCR.CPOL位选择，其相位由

25、位选择，其相位由UxCSR.CPHA位选择。位选择。字节传送的顺序由字节传送的顺序由UxCSR.ORDER位选择。位选择。 传送结束时，收到的数据字节由传送结束时，收到的数据字节由UxBUF提供读取。当这个新的数据在提供读取。当这个新的数据在UxDBUF USART接收接收/发送寄存器中准备好，就产生一个中断。发送寄存器中准备好，就产生一个中断。- 27 -3.4.1 串口模式串口模式 SPI从操作模式从操作模式 SPI从模式字节传送由外部系统控制。输入引脚从模式字节传送由外部系统控制。输入引脚MISO上的数据传送到接收寄存器，上的数据传送到接收寄存器，该寄存器由串行时钟该寄存器由串行时钟SC

26、K控制。控制。SCK为从模式输入。同时，发送寄存器中的字节为从模式输入。同时，发送寄存器中的字节传送到输出引脚传送到输出引脚MOSI。 当传送开始当传送开始UxCSR.ACTIVE位变高，当传送结束后位变高，当传送结束后UxCSR.ACTIVE位变低。当位变低。当传送结束时，传送结束时，UxCSR.RX_BYTE位设置为位设置为1。接收中断产生。接收中断产生。 串行时钟串行时钟SCK的极性由的极性由UxGCR.CPOL位选择，其相位由位选择，其相位由UxCSR.CPHA位选择。位选择。字节传送的顺序由字节传送的顺序由UxCSR.ORDER位选择。位选择。 传送结束时，收到的数据字节由传送结束时

27、，收到的数据字节由UxBUF提供读取。提供读取。- 28 -3.4.2 串口中断串口中断 每个每个USART都有两个中断：都有两个中断：RX完成中断和完成中断和TX完成中断。当传送开始时，触发完成中断。当传送开始时，触发TX中断，且数据缓冲区被卸载。中断，且数据缓冲区被卸载。 USART的中断使能位在寄存器的中断使能位在寄存器IEN0和和IEN2中中 USART0接收中断接收中断RX由由IEN0.URX0IE控制。将该位设置控制。将该位设置0为中断禁止，设置为中断禁止，设置1为为中断使能。中断使能。USART1接收中断接收中断RX由由IEN0.URX1IE控制。将该位设置控制。将该位设置0为中

28、断禁止，为中断禁止，设置设置1为中断使能。例如设置为中断使能。例如设置USART0接收中断以及总中断使能接收中断以及总中断使能 /设置设置USART0接收中断和总中断使能接收中断和总中断使能IEN0 |= 0 x84; USART1发送中断发送中断TX由由IEN2.UTX0IE控制。将该位设置控制。将该位设置0为中断禁止，设置为中断禁止，设置1为中为中断使能。断使能。USART0发送中断发送中断TX由由IEN2.UTX1IE控制。将该位设置控制。将该位设置0为中断禁止，为中断禁止，设置设置1为中断使能。为中断使能。- 29 -3.4.2 串口中断串口中断 中断标志位在寄存器中断标志位在寄存器T

29、CON和寄存器和寄存器IRCON2中中 TCON中断标志寄存器中断标志寄存器位位名称名称复位复位R/W描述描述7URX1IF0R/WH0USART1 RX中断标志。当中断标志。当USART1 RX中断发生时设为中断发生时设为1且且当当CPU指向中断向量服务例程时清除。指向中断向量服务例程时清除。0：无中断：无中断1：中断发生：中断发生6-0R/W保留保留5ADCIF0R/WH0ADC中断标志。中断标志。ADC中断发生时设为中断发生时设为1且且CPU指向中断向指向中断向量例程时清除。量例程时清除。0：无中断：无中断1：发生中断：发生中断4-0R/W保留保留3URX0IF0R/WH0USART0

30、RX中断标志。当中断标志。当USART0中断发生时设为中断发生时设为1且且CPU指向中断向量例程时清除指向中断向量例程时清除0：无中断：无中断1：发生中断：发生中断2IT11R/W保留，必须一直设为保留，必须一直设为1.设置为零将使能低级别中断探测，设置为零将使能低级别中断探测，几乎总是如此（启动中断请求时执行一次）几乎总是如此（启动中断请求时执行一次）1RFERRIF0R/WH0RF TX/RX FIFO中断标志。当中断标志。当RFERR中断发生时设为中断发生时设为1且且CPU指向中断向量例程时清除。指向中断向量例程时清除。0：无中断：无中断1：发生中断：发生中断0IT01R/W保留，必须一

31、直设为保留，必须一直设为1.设置为零将使能低级别中断探测，设置为零将使能低级别中断探测，几乎总是如此（启动中断请求时执行一次）几乎总是如此（启动中断请求时执行一次）/清中断标志位URX0IF = 0- 30 -3.4.2 串口中断串口中断 中断标志位在寄存器中断标志位在寄存器TCON和寄存器和寄存器IRCON2中中 TCON中断标志寄存器中断标志寄存器 IRCON2中断标志寄存器中断标志寄存器 位位名称名称复位复位R/W描述描述7:5-000R/W保留保留4WDTIF0R/W看门狗定时器中断标志看门狗定时器中断标志0：无中断：无中断1：发生中断：发生中断3P1IF0R/W端口端口1中断标志中断

32、标志0：无中断：无中断1：发生中断：发生中断2UTX1IF0R/WUSART1 TX中断标志中断标志0：无中断：无中断1：发生中断：发生中断1UTX0IF0R/WUSART0 TX中断标志中断标志0：无中断：无中断1：发生中断：发生中断0P2IF0R/W端口端口2中断标志中断标志0：无中断：无中断1：发生中断：发生中断- 31 -3.4.2 串口中断串口中断 下述内容用于实现任务描述下述内容用于实现任务描述4.D.5，通过串口接收数据控制，通过串口接收数据控制LED的亮灭的亮灭 串口初始化串口初始化void initUARTtest(void) /晶振晶振 CLKCONCMD &= 0 x40

33、; /等待晶振稳定等待晶振稳定 while(!(SLEEPSTA & 0 x40); /TICHSPD128分频，分频，CLKSPD不分频不分频 CLKCONCMD &= 0 x47; /关闭不用的关闭不用的RC振荡器振荡器 SLEEPCMD |= 0 x04; /选择备用位置选择备用位置1为串口为串口 P0口口 PERCFG = 0 x00; /P0用作串口用作串口 P0SEL = 0 x3c; /UART方式方式 U0CSR |= 0 x80; /波特率波特率baud_e选择选择 U0GCR |= 10; /波特率设为波特率设为57600 U0BAUD |= 216; /串口串口0TX中断

34、标志位置中断标志位置1 UTX0IF = 1; /允许接收允许接收 U0CSR |= 0X40; /开总中断，串口开总中断，串口1接收中断接收中断 IEN0 |= 0 x84;- 32 -3.4.2 串口中断串口中断 下述内容用于实现任务描述下述内容用于实现任务描述4.D.5，通过串口接收数据控制，通过串口接收数据控制LED的亮灭的亮灭 LED初始化初始化void Init_LED_IO(void)/P1.0、P1.1控制控制LEDP1DIR |= 0 x03;/关关LED1led1 = 0;/关关LED2led2 = 0;- 33 -3.4.2 串口中断串口中断 下述内容用于实现任务描述下述内容用于实现任务描述4.D.5，通过串口接收数据控制，通过串口接收数据控制LED的亮灭的亮灭 头文件、函数声明以及宏定义头文件、函数声明以及宏定义#include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned char/定义控制灯的端口定义控制灯的