* 導師視頻講解：[**去聽課**](https://www.bilibili.com/video/BV1k34y1D7Vz?p=16) >[success] **技術支持說明：** >**1**.一般以自主學習為主 > **2**.可到官方問答社區中提問：[**去提問**](https://bbs.csdn.net/forums/zigbee) > **3**.工程師**會盡快**解答社區問題，但他們是一線開發，【**難以保證**】解答時效，解答辛苦，感謝理解！ <br/> &emsp;&emsp;本章主要講解使用CC2530的串口0與上位機進行字符串的發送與接收，讀者將會學習到如何使用串口助手發送字符串到開發板，以及使用開發板發送字符串給串口助手并顯示出來。 <br/> ## **4.1 串口通信基礎理論** **4.1.1 USART** 全稱為Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，即通用串行 同步/異步 接收/發送器。CC2530內置兩個USART，即USART0和USART1。USART中包含串行通信、同步通信和異步通信幾個概念，接下來主要介紹一下。 ### **4.1.2 并行通信和串行通信** * 并行通信是指同時發送各個數據位（bit），使用并行通信發送8個比特位的示意圖如圖所示。  ### * 串行通信是指一個接一個地發送各個比特位，通過串行通信發送8個比特位的示意圖如圖所示。  ### 一般地，并行通信的速度比串行通信的速度更快，但所需要的數據引腳也更多。 ### **4.1.3 異步通信與同步通信** 舉個簡單的例子來說明異步通信與同步通信的主要區別： （1）異步通信類似于手機發短信，其特點是隨時可以發送，而且每次只能發送一條消息。 （2）同步通信類似于手機打電話，其特點是必須在對方接通后才能通話，而且在對方接通后想聊天（通信）多久都可以。 ### **1.異步通信的特點** （1）接收設備要時刻做好接收數據的準備。 （2）發送設備隨時可以發送數據。 （3）發送設備每次只能發送一個數據幀，即一段較長的數據需要被劃分成多個數據幀，且數據幀的組成格式規定如下： &emsp;&emsp;A.1個起始位。 &emsp;&emsp;B.5、7或8個數據位，即要傳送的信息。 &emsp;&emsp;C.1個奇偶校驗位。 &emsp;&emsp;D.1～2個停止位，規定為1。 ### 異步通信的示意圖如圖所示。  ### 數據幀格式如圖所示。  <br/> **2. 同步通信的特點** （1）發送設備在發送消息前必須要先和接收設備做時鐘頻率同步。 （2）發送設備每次發送的是數據塊（可以理解為多個字節），且消息格式如下： &emsp;&emsp;A. 2個同步字符作為一個數據塊的起始標志。 &emsp;&emsp;B. 多個連續傳輸的數據字節。 &emsp;&emsp;C. 2個字節的CRC碼。CRC的全稱是Cyclical Redundancy Check（循環冗余校驗），是數據通信領域中常用的一種差錯校驗碼，數據的接收者可以根據此碼來判斷所接收到數據是否發生錯亂。 ### 同步通信的示意圖如圖所示。  ### 數據塊的格式如圖所示。  ### **3. UART** UART的全稱是Universal Asynchronous Receiver/Transmitter（通用串行異步收發器），也稱作串口，可以理解為在USART的基礎上去掉了同步通信的支持，通常用于主機與嵌入式設備之間的通信，例如配套的ZigBee開發板便可以使用UART與PC主機通信。 ### **4. SPI** SPI的全稱是Serial Peripheral Interface（串行外設接口），USART的一種，是一種具有速度快、全雙工和同步通信特點的通信總線。 <br/> ## **4.2 相關寄存器** CC2530有兩個串口，分別是串口0和串口1。本小節以串口0為例講解如何使用串口通信。P0\_2和P0\_3可以分別用作串口0的RX（接收端）和TX（發送端）。另外，P1\_5和P1\_4也可以分別用作串口0的TX和RX。由于ZigBee開發板默認使用了P0\_2和P0\_3，所以需要配置P0\_2和P0\_3的相關寄存器。 **4.2.1 U0CSR** U0CSR是USART0控制和狀態寄存器，其各個位的作用如下： （1）Bit[7]表示USART模式，值為0表示SPI模式，值為1表示UART模式。 （2）Bit[6]表示是否啟用UART接收器，值為0表示禁用接收器，值為1表示啟動接收器。 （3）Bit[5]表示SPI 主機或者從機模式，值為0表示SPI主模式，值為1表示SPI從模式。 （4）Bit[4]表示UART 幀的停止位錯誤狀態，值為0表示無錯誤，值為1表示有錯誤。 （5）Bit[3]表示UART奇偶錯誤狀態，值為0無錯誤，值為1表示有錯誤。 （6）Bit[2]表示傳送字節狀態，值為0表示沒有收到字節，值為1表示準備好接收字節。 （7）Bit[1]表示傳送字節狀態，值為0表示字節沒有被傳送，值為1表示寫到數據緩存寄存器的最后字節被傳送。 （8）Bit[0]，USART傳送/接收主動狀態、在 SPI 從模式下該位等于從模式選擇，0：USART 空閑 ，1：USART 忙碌。 ### **4.2.2 U0GCR** U0GCR是USART0通用控制寄存器，其各個位的作用如下： （1）Bit[7]表示SPI的時鐘極性，值為0表示負時鐘極性，值為1表示正時鐘極性。 （2）Bit[6]表示SPI 時鐘相位，值為0表示當SCK從CPOL倒置到CPOL時數據輸出到MOSI，并且當SCK從CPOL倒置到CPOL時數據輸入抽樣到MISO；值為1表示當SCK從CPOL倒置到CPOL時數據輸出到MOSI，并且當SCK從CPOL倒置到CPOL時數據輸入抽樣到 MISO。 （3）Bit[5]表示傳送位順序，值為0表示LSB 先傳送，值為1表示MSB 先傳送。 （4）Bit[4:0]表示波特率指數值BAUD\_E。 ### **4.2.3 U0BAUD** 表示波特率小數部分的值BAUD\_M，BAUD\_E和BAUD\_M決定了UART的波特率和SPI的主SCK時鐘頻率。 ### **4.2.4 U0DBUF** U0DBUF是USART0的緩存寄存器，用于接收或發送數據時的緩存。 ### **4.2.5 UTX0IF** UTX0IF是USART0的TX中斷標志標志寄存器，值為0表示無中斷未決，值為1表示中斷未決。 ### **4.2.6 URX0IE** URX0IE是USART0的RX 中斷使能寄存器，值為0表示中斷禁止，值為1表示中斷使能。 ### **4.2.7 CLKCONCMD** CLKCONCMD是時鐘控制命令寄存器，其各個位的作用如下： （1）Bit[7]用于配置32 kHz 時鐘振蕩器，值為0表示32 kHz XOSC，值為1表示32 kHz RCOSC。 （2）Bit[6]用于配置系統時鐘源，值為0表示32 MHz XOSC，值為1表示16 MHz RCOSC。 （3）Bit[5:3]用于配置定時器標記輸出，配置方式見表。 | 值 | 意義 | | --- | --- | | 000 | 32 MHz | | 001 | 16 MHz | | 010 | 8 MHz | | 011 | 4 MHz | | 100 | 2 MHz | | 101 | 1 MHz | | 110 | 500 kHz | | 111 | 250 kHz | （4）Bit[2:0]用于配置時鐘速度，配置方式見表。 | 值 | 意義 | | --- | --- | | 000 | 32 MHz | | 001 | 16 MHz | | 010 | 8 MHz | | 011 | 4 MHz | | 100 | 2 MHz | | 101 | 1 MHz | | 110 | 500 kHz | | 111 | 250 kHz | ### **4.2.8 CLKCONSTA** ?CLKCONSTA寄存器是一個只讀寄存器，用來獲取當前時鐘狀態。 ### **4.2.9 PERCFG** PERCFG是外設控制器，其中的第0位用于配置USART0的位置，值為0表示使用位置1，即使用P0\_2和P0\_3；值為1表示使用位置2，即使用P1\_4和P1\_5。 ### **4.2.10 P2DIR** P2DIR用于控制端口2方向和端口0外設功能優先級，其中的Bit[7:6]用于控制端口0的外設功能優先級，值為00時表示端口0優先用作USART0。 ### **4.2.11 URX0IF** URX0IF是串口0 RX中斷標志寄存器，其中的Bit[1]用于USART0接收中斷標志位。 >[success] 配套的視頻課程將會詳細講解以上的寄存器 <br/> ## **4.3 配置串口0** 根據上述的相關寄存器說明，串口0的配置步驟如下： （1）通過外設控制寄存器PERCFG配置串口0的位置，即配置P0\_2和P0\_3用作外設接口而不是普通IO口，接著配置P0優先用作USART0，代碼如下： ### ``` PERCFG?=?0x00;//配置P0_2和P0_3用作串口0的TX（發送端）和RX（接收端） P0SEL??=?0x3c;//配置P0_2和P0_3用作外設功能，而不是GPIO P2DIR?&=?~0xc0;//配置端口0優先用作USART0 ``` ### （2）設置USART0工作模式為UART0，代碼如下： ### ``` U0CSR?|=?0x80; ``` ### （3）把串口通信的波特率配置115200，配置代碼如下： ### ``` U0GCR??|=?11;//BAUD_E?? U0BAUD?|=?216;//BAUD_M ``` ### 其中的常用波特率配置見表。 | 波特率（bps） | UxBAUD.BAUD_M | UxGCR_BAUD_E | 誤差（%） | | --- | --- | --- | --- | | 2400 | 59 | 6 | 0.14 | | 4800 | 59 | 7 | 0.14 | | 9600 | 59 | 8 | 0.14 | | 14400 | 216 | 8 | 0.03 | | 19200 | 59 | 9 | 0.14 | | 28800 | 216 | 9 | 0.03 | | 38400 | 59 | 10 | 0.14 | | 57600 | 216 | 10 | 0.03 | | 76800 | 59 | 11 | 0.14 | | 115200 | 216 | 11 | 0.03 | | 230400 | 216 | 12 | 0.03 | ### （4）配置中斷相關寄存器，代碼如下： ### ``` UTX0IF?=?0;//?清零UART0發送中斷標志位???? URX0IF?=?0;//?清零UART0接收中斷標志位?? URX0IE?=?1;//使能串口0接收中斷?? EA?=?1;//打開中斷總開關 ``` ### （5）啟用串口0的數據接收功能，代碼如下： ### ``` U0CSR?|=?0x40;//啟用數據接收功能 ``` <br/> ## **4.4 寫串口數據收發的實現** 打開本實驗代碼中的uart0.c文件，可以找到main函數，代碼如下： ``` //2. 51單片機入門/4. 串口通信實驗/Workspace/code/uart/uart0.c void main() { setSystemClk32MHZ();//設置系統時鐘頻率為32MHz initUart0();//初始化串口0 while(1) { } } ``` <br/> **4.4.1 setSystemClk32MHZ函數** 在默認情況下，如前面章節所述CC2530的時鐘頻率為16MHz。開發者可以使用32MHz的外部晶振作為系統的時鐘源，讓CC2530的時鐘頻率提升至32MHz，從而提升CC2530的處理速度。配置步驟如下： （1）通過CLKCONCMD配置外部的32MHz晶振作為系統時鐘源。 （2）等待時鐘源穩定。 （3）通過CLKCONCMD設置系統時鐘頻率為32MHz。 對應的配置代碼如下： ``` /** @brief 設置系統時鐘為32MHz */ #define setSystemClk32MHZ() do { CLKCONCMD &= ~0x40; while(CLKCONSTA & 0x40); CLKCONCMD &= ~0x47; } while(0) ``` <br/> **4.4.2 串口0的初始化** 通過以上分析，串口0初始化函數initUart0的定義代碼如下： ### ``` /* * 初始化串口0 */ static?void?initUart0(void)?? {?? ????PERCFG?=?0x00;//配置P0_2和P0_3用作串口0的TX（發送端）和RX（接收端） ????P0SEL??=?0x3c;//配置P0_2和P0_3用作外設功能，而不是GPIO ????P2DIR?&=?~0xc0;//配置端口0優先用作USART0 ?? ????U0CSR?|=?0x80;//設置USART0工作模式為UART0 ?? ????/*?設置波特率為115200?*/?? ????U0GCR??|=?11;//BAUD_E?? ????U0BAUD?|=?216;//BAUD_M?? ?? UTX0IF?=?0;//?清零UART0發送中斷標志位???? URX0IF?=?0;//?清零UART0接收中斷標志位?? URX0IE?=?1;//使能串口0接收中斷?? EA?=?1;//打開中斷總開關 ?? U0CSR?|=?0x40;//啟用數據接收功能 } ``` <br/> **4.4.3 串口0的數據接收** 在初始化串口0后，CC2530從串口0中接收到數據后便會產生中斷。開發者只需要在對應的中斷處理函數中處理接收到的數據即可，代碼如下： ### ``` #pragma?vector?=?URX0_VECTOR? __interrupt?void?URX0_ISR(void)?? {?? ????uint8_t?rxChar; ????URX0IF?=?0;//清零中斷標志位 ????rxChar?=?U0DBUF;//U0DBUF存放了從串口0接收到的數據 ?? ?uart0Send(&rxChar,?1); //通過串口0發送數據，即把從串口0接收到的數據又從串口0發送回去 } ``` <br/> **4.4.4 串口0的數據發送** 可以使用串口0發送數據給上位機（例如串口助手），發送一個字節的步驟如下： （1） 把數據存放到串口0數據緩存寄存器U0DBUF中，U0DBUF中的數據會自動通過串口0發送出去。 （2）等待發送完成，數據發送完成后中斷標志位被置為1。 （3）清零這個中斷標志位。 ### 在前面的串口數據接收中斷處理函數中調用了uart0Send，uart0Send是由筆者編寫的一個串口0數據發送函數，其函數定義代碼如下： ### ``` /** * @fn uart0Send * * @brief 通過串口0發送數據 * * @param pMsg - 待發送數據的地址 * @param msgLen - 待發送數據的長度，以字節為單位 * * @return none */ static?void?uart0Send(uint8_t?*pMsg,?uint8_t?msgLen)?? {?? ????uint8_t?i;?? ????for?(i?=?0;?i?<?msgLen;?i++)?{?? ????????U0DBUF?=?pMsg[i];//把數據存放到串口0數據緩存寄存器U0DBUF中 ????????while?(UTX0IF?==?0);//等待發送完成 ????????UTX0IF?=?0;//清零中斷標志位 ????}?? } ``` <br/> ## **4.5 調試仿真** 可以運行本實驗代碼以觀察運行結果，操作步驟如下： （1）編譯鏈接本實驗代碼后，把程序燒錄到ZigBee開發板中。 （2）由于程序需要使用到串口0，因此如果使用ZigBee標準板測試，需把撥碼開關的第1和2位分別打到URX和UTX端，第3、4、5和6位打到ERX、ETX、P02和P03端，如圖所示。  ### 如果使用ZigBee **Mini板**測試，無需另外配置。 ### （3）打開友善串口調試助手，并且使用Micro USB線把開發板連接到電腦。按如圖所示設置波特率、數據位、校驗位、停止位和流控，以及發送/接收的字符編碼方式，然后點擊“啟動”按鈕。  ### （4）在圖所示輸入框中輸入字符串并點擊發送，可以看到從串口助手發送給開發板的數據又會從開發板發送回來。 >[warning] 如您還沒有安裝串口調試助手，請到《第一部分》章節中根據提示下載安裝 <br/> <br/> ## **商務合作** * 如需項目定制開發，可掃碼添加項目經理好友，注明“**商務合作**” * 定制范圍：**NB-IoT**、**CATn（4G）**、**WiFi**、**ZigBee**、**BLE Mesh**以及**STM32**、**嵌入式Linux**等IoT技術方案 * 善學坊官網：[www.sxf-iot.com](https://www.sxf-iot.com/)  * 非商務合作**勿擾**，此處**非**技術支持