实验四 Zigbee无线通信及RS232串口通信实验
实验四 Zigbee无线通信及RS232串口通信实验
实验预习要求
1、了解Zigbee无线通信原理。
2、学习RS232串口和定时器编程方法。
一、实验目的
1、了解Zigbee驱动函数的功能。
2、了解MSP430F6638中USCI_Ax模块的UART模块的使用。
3、掌握MSP430F6638的串口通信和定时器的使用。
二、实验器材
PC机、两个CC2520模块、两台MSP430F6638实验箱、USB数据线、杜邦线
三、实验内容
1、验证性实验
利用两个Zigbee模块通信，一个模块作发射，一个作接收。发射模块所在实验箱按下按键控制接收模块所在实验箱上LED1的亮灭，从而实现无线点灯的功能。
2、设计性实验
利用MSP430F6638单片机的USCI_Ax模块进行RS232串口通信，实现PC机和单片机的双向通信，要求如下：
（1）单片机发送数字0到9至 PC机，从数字5开始发送，每隔1s发送一个数。若单片机开发板上按下一按键（例如S3），则数字加1后进行发送，加到9以后，又从0开始，若没有按键按下，则继续发送当前的数字。在PC机上用串口调试助手软件查看PC机接收的数据是否正确。
（2）PC机向单片机发送点灯的命令。如果单片机接收到PC机发送的数字1，则点亮单片机开发板上的LED1；接收到PC机发送的数字2，则点亮单片机开发板上的LED2，……，直到LED5点亮。
四、实验原理
1、验证性实验
Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee 就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。
本实验所用到的是CC2520芯片，它只是一个符合物理层标准的芯片，只负责调制解调无线通讯信号，需要外部连接MCU，否则无法独立完成数据传输。实验是用两块MSP430F6638评估板分别控制两块CC2520模块，控制其中的一块CC2520作为接收模块且另一块CC2520作为发送模块。发送模块在查询到S3的按键信号时，发送信号给接收模块。接收模块在接收到信号时，点亮LED1。CC2520在MSP430F6638评估版上的连接如下图所示：
图4.1 CC2520接口模块原理图1
图4.2 CC2520接口模块原理图2
实验中单片机和CC2520之间通过SPI通讯，程序中CC2520_PSDU定义说明：
CC2520_PSDU[]，下标范围为0—127，此数组从下标24开始可以使用，验证程序中从下标25开始使用，数据格式自定义如下：
CC2520_PSDU[25]：本地节点地址
CC2520_PSDU[26]：对方节点地址
CC2520_PSDU[27]：命令类型，在主函数中有具体宏定义
CC2520_PSDU[30]：传输的有用数据
……
CC2520与MSP430F6638的接口表如下：
表4.1 MSP430F6638与CC2520接口的管脚定义
2、设计性实验
MSP430f6638 自带的USCI_Ax 模块在软件上的通信协议由使用者来确定。设计实验用到的是UART 通信模式，即通用异步接收/发送模式，异步通讯的特性包括：
●7 位或8 位数据位，支持奇偶校验
●独立的发送和接收移位寄存器
●独立的发送接收缓存
●可选择优先发送（接收）MSB 还是LSB
●空闲位多机模式和地址位多机模式
●通过有效的起始位检测将MSP430f6638 从低功耗中唤醒
●状态标志检测错误或地址位
●独立的接收和发送中断
●可编程实现波特率调整
本实验中所用的UART配置为波特率9600，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验。
五、实验步骤
1、验证性试验
（1）用杜邦线连接P17的6.1引脚和P19中右下角的引脚，如下图。
图4.3 硬件连接效果图
（2）打开验证程序工程，对两个实验箱进行通讯的对应单片机程序中发送和接收的地址编号CC2520_PSDU[25]设为相同，然后对工程进行编译，编译无误后下载、运行程序。按下一台实验箱中的按键S3，观察另一台实验箱的现象。
2、设计性试验
（1）按照实验一附件1.3建立工程文件，根据要求设计程序。
（2）运行串口调试助手软件，设置串口和波特率，注意串口号需要和设备管理器中的串口号相同，例如下图设备管理器显示的和开发板连接的串口为COM4，则在串口调试助
手软件图4.5中串口设为COM4。
图4.4 设备管理器
图4.5 串口调试助手运行界面
（3）下载程序并运行，如果程序设计正确，在下图中能看到PC机接收区到“5”，如图4.6所示。如果按下按键S3，则接收数字为6，再次按下，则接收数字为7，……直到接收到“9”以后，再次按下按键S3，则接收数字为0。删除图4.5中发送区的信息，在发送区中输入命令“1”，点击“手动发送”，观察实验箱中LED1是否点亮，再分别输
入数字2-5，点击“手动发送”，观察LED2到LED5是否点亮。
图4.6 单片机程序运行时PC机串口接收
（4）实验完成后请整理好实验设备。实验完毕请用“Shift + Delete”键删除设计程序和所
在的文件夹。
六、实验报告要求
1、写出设计性实验程序；
2、总结实验步骤和实验结果；
3、完成实验思考题。
七、实验思考
1、MSP430F6638的时钟如何倍频到8M？
2、SPI通信与IIC通信的异同之处？
实验四-串口通信实验
姓名：彭嘉乔 学号：3130104084 日期：2015.05 地点： ___________ 指导老师：弓 ________________ 成绩： 实验类型： 同组学生姓名：吴越 、实验内容和原理（必 填） 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析（必 填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、掌握80C51串行口工作方式选择、理解串行口四种通讯模式的区别、波特率发生器的作用及通讯过程屮的时 序关系。 2、 掌握串口初始化的设置方法和串行通信编程的能力。 3、 了解PC 机通讯的基本要求，掌握上位机和下位机的通讯方法。 4、 编写简单的通信协议（如串行口工作方式、波特率、校验方式、出错处理等） 二、 实验器材 1、 Micetek 仿真器一台。 2、 实验板一块。 3、 PC 机电脑一台。 4、 九针串口线一条。 別f 尹丿占实验报告 课程名称：彳 — 实验名称：实验四 串口通信实验 、实验目的和要求（必 填） 三、主要仪器设备（必 填） 五、实验数据记录和处理
三、实验原理 串口通讯对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机（下位机）的数据传输到PC端（上位机），
便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是 RS232电平的，而单片机的 串口是TTL 电平的，两者Z 间必须有一个电平转换电路，本实验采用专用芯片 也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。 3. 1 RS232九针串口基本功能简介 九针串口即RS-232接口，是个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会 Industries Association , EIA)所制定的异步传输标准接口。通常RS-232接口以9个引脚(DB-9)或是25个引脚(DB-25) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232接口，分别称为COM1和COM2。该接口分 为公头子和母头子。九针串口(母头)的功能如下，请见图 1 : 9 / \ 6 Ov 3v Ov Ov 图1 RS232九针串口母头功能说明 分别为1 ：载波检测 (DCD) ； 2 :接收数据(RXD) ； 3 :发送数据(TXD) : 4 :数据终端准备 好(DTR) ； 5 :信号地(GND) ； 6 :数据准备好(DSR) ； 7 :发送请求(RTS) ； 8 :发送清除(CTS) ； 9 :振铃 指示(RI)接法。 本实验采用三线制连接串口，也就是说和电脑的 9针串口只需连接其屮的3根线：第5脚的GND 、 第2脚的RXD 、第3脚的TXD 。这是最简单的连接方法， 但是已满足本实验硬件需求， 电路如图2所示， MAX232的第11脚和单片机的11脚连接，通过MAX232芯片的电平转换，将T1OUT 输出连接板子上9针串口(母头)MAX232进行转换，虽然 (Electronic
RS232串口通信实验报告
RS232串口通信实验报告 学院：电子信息学院 班级：08031102 姓名：张泽宇康启萌余建军 学号：2011301966 2011301950 2011301961 时间：2014年11月13日 学校：西北工业大学
一．实验题目： 设计一个简单的基于串口通信的信息发送和接受界面 二．实验目的： 1.熟悉并掌握RS232串口标准及原理。 2.实现PC机通过RS232串口进行数据的收发。 3.熟悉VC语言编写程序的环境，掌握基本的VC语言编程技巧。 三．实验内容 程序代码： P// PC1PC2Dlg.cpp : implementation file // #include "stdafx.h" #include "PC1PC2.h" #include "PC1PC2Dlg.h" #ifdef _DEBUG #define new DEBUG_NEW #undef THIS_FILE static char THIS_FILE[] = __FILE__; #endif ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CAboutDlg dialog used for App About class CAboutDlg : public CDialog { public: CAboutDlg(); // Dialog Data //{{AFX_DATA(CAboutDlg) enum { IDD = IDD_ABOUTBOX }; //}}AFX_DATA // ClassWizard generated virtual function overrides //{{AFX_VIRTUAL(CAboutDlg) protected: virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV support //}}AFX_VIRTUAL
实验四-串口通信实验
. 实验报告 课程名称：微机原理与接口技术 指导老师：张军明 成绩：__________________ 实验名称：实验四 串口通信实验 实验类型：________________同组学生姓名：吴越 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、掌握80C51串行口工作方式选择、理解串行口四种通讯模式的区别、波特率发生器的作用及通讯过程中的时序关系。 2、掌握串口初始化的设置方法和串行通信编程的能力。 3、了解PC 机通讯的基本要求，掌握上位机和下位机的通讯方法。 4、编写简单的通信协议（如串行口工作方式、波特率、校验方式、出错处理等）。 二、实验器材 1、Micetek 仿真器一台。 2、实验板一块。 3、PC 机电脑一台。 4、九针串口线一条。 三、实验原理 串口通讯对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机（下位机）的数据传输到PC 端（上位机）， 专业：电子信息工程 姓名：彭嘉乔 学号：3130104084 日期：2015.05 地点：东3-409
而且也能实现PC对单片机的控制，51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和PC之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，本实验采用专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。 3.1 RS232九针串口基本功能简介 九针串口即RS-232接口，是个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会(Electronic Industries Association，EIA) 所制定的异步传输标准接口。通常RS-232 接口以9个引脚(DB-9) 或是25个引脚(DB-25) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组RS-232接口，分别称为COM1和COM2。该接口分为公头子和母头子。九针串口（母头）的功能如下，请见图1： 图1 RS232九针串口母头功能说明 分别为1：载波检测（DCD）；2：接收数据（RXD）；3：发送数据（TXD）；4：数据终端准备好（DTR）；5：信号地（GND）；6：数据准备好（DSR）；7：发送请求（RTS）；8：发送清除（CTS）；9：振铃指示（RI）接法。 本实验采用三线制连接串口，也就是说和电脑的9针串口只需连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。这是最简单的连接方法，但是已满足本实验硬件需求，电路如图2所示，MAX232的第11脚和单片机的11脚连接，通过MAX232芯片的电平转换，将T1OUT输出连接板子上9针串口（母头）第2脚的RXD；板子上9针串口（母头）第3脚的TXD与MAX232芯片的第13脚相连，通过RS232电平转换为TTL电平后，将MAX232芯片的第12脚和单片机的10脚连接，同时9针
实验四基于单片机的串行通信
实验四基于单片机的串行通信 一、 实验目的 1．了解串行通信的基本知识； 2．掌握用单片机串行口实现串行通信的方法。 二、 实验器材 微机、示波器、万用表、电源、AEDK仿真开发系统，面包板一块，MAX202C芯片一块，电容、电阻、导线若干。 三、 实验原理 此处仅介绍与本实验内容密切相关的串行通信基本知识，其它有关基本知识介绍请见本讲义实验七。 1．串行通信的异步和同步传送方式 CPU与其外部设备之间的信息交换或计算机之间的信息交换均可被称为“通信”。 通信的基本方式可分为并行通信和串行通信两类。并行通信是指数据各位同时并行传送的通信方式，而串行通信是指数据逐位顺序串行传送的通信方式（如图4.1所示）。 在并行通信中，由于有多根传输线并行传送数据，因此传送速度快、通信速率高。但当多位数据远程传输时，传输线路的开销就成为突出问题。由于串行通信只需一对传输线，并且可以利用电话线等现有通信信道作为传输介质，因而可以大大降低传输线路的成本。一般而言，串行通信的传送速度明显低于并行通信。 （a）并行通信 （b）串行通信 图4.1 通信方式示意图
串行通信分为异步传送和同步传送两类。异步通信是一种字符再同步的通信方式，而同步通信是靠识别同步字符来实现数据的发送和接收的。 (1) 异步传送方式 异步传送的特点是：①数据以字符方式随机且断续地在线路上传送（但在同一字符的内部的传送是同步的）。各字符的传送依发送方的需要可连续，也可间断。②通信双方用各自的时钟源来控制发送和接收。③通信双方按异步通信协议传输字符。 异步通信格式如图4.2所示，每个字符由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位四个部分顺序组成。这四个部分组成异步传输中的一个传输单元，即字符帧。 z 起始位：为“ 0”信号，占1位。起始位的作用有两个：①表示一个新字符帧的开始。 即线路上不传送字符时，应保持为“1”。接收端检测线路状态连续为“1”后或在停止位后有一个“0”，就知道将发来一个新的字符帧。②用以同步接收端的时钟，以保证后续的接收能正确进行。 z 数据位：紧接于起始位后面，它可以占5、6、7或8位不等，数据的位数依最佳传送 速率来确定。如所传数据为ASCII 码字符，则常取7位。数据位传输的顺序，总是最低位（LSB ）D 0在先。 z 奇偶校验位：在数据位之后，占1位。它用来检验信息传送否有错。它的状态常由发 送端的奇偶校验电路确定。奇偶位的值取决于校验类型，若为偶校验，则数据位和校验位中逻辑“1”的个数必须是偶数；若为奇校验，则数据位和校验位中逻辑“1”的个数必须是奇数。也可以规定不用奇偶校验位，或用其它的校验方法来检验信息传送过程是否有错。 z 停止位：用“1”来表征一个字符帧的结束。停止位可以占1位、1.5位或2位不等。 接收端收到停止位时，表明这一字符已接收完毕，也表明下一个字符帧可能到来。若停止位以后不是紧接着传送下一个字符帧，则让线路上保持为“1”，即空闲等待状态。图4.2既表示一个字符紧接一个字符传送的情况，又表示两个字符间有空闲位的情况。 串行通信的一个重要指标是波特率。它定义为每秒钟传送二进制数码的位数（亦称波特率），以“位／秒”（bps ）为单位。在异步通信中， 波待率＝（每个字符帧的位数）×（每秒传送的字符数） 常用的波特率有600、1200、2400、4800、9600、19200（bps ）等。 由于异步通信双方各用自己的时钟源，若时钟频率等于波特率，则频率稍有偏差就会产生接收错误。时钟频率应比波特率高，时钟频率与波特率的比一般选16:1或者64:1。采用较高频率的时钟，在一位数据内就有16或64个时钟，就可以保证捕捉正确的信号。 空闲位 起校停起校停空闲位 第n 个字符帧 第n ＋1个字符帧 图4.2异步通信的字符帧格式
串口通信实验讲解
课程名称：Zigbee技术及应用实验项目：串口通信实验指导教师： 专业班级：姓名：学号：成绩： 一、实验目的： （1）认识串口通信的概念； （2）学习单片机串口通信的开发过程； （3）编写程序，使单片机与PC通过串口进行通信。 二、实验过程： （1）根据实验目的分析实验原理； （2）根据实验原理编写C程序； （3）编译下载C程序，并在实验箱上观察实验结果。 三、实验原理： 串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送，此时只需要一条数据线，外加一条公共信号地线和若干条控制信号线。因为一次只能传送一位，所以对于一个字节的数据，至少要分8位才能传送完毕，如图3-1所示。 图2-1串行通信过程 串行通信制式： （1）单工制式 这种制式是指甲乙双方通信时只能单向传送数据，发送方和接收方固定。 （2）半双工制式 这种制式是指通信双方都具有发送器和接收器，即可发送也可接收，但不能同时接收和发送，发送时不能接收，接收时不能发送。
（3）全双工制式 这种制式是指通信双方均设有发送器和接收器，并且信道划分为发送信道和接收信道，因此全双工制式可实现甲乙双方同时发送和接收数据，发送时能接收，接收时能发送。 三种制式分别如图3-2所示 图3-2串行通信制式 3.1硬件设计原理 CC2530有两个串行通信接口USART0和USART1，两个USART具有同样的功能，可已分别运行于UART模式和同步SPI模式。 CC2530的两个串行通信接口引脚图分布如表3-1所示 表3-1 CC2530串行通信口引脚图分布 本实验CC2530模块使用的是USART1的位置2，P1_6和P1_7。
RS232串口通信详解
串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议。 --------------------------------- 串口的引脚定义： 两个串口连接时，接收数据针脚与发送数据针脚相连，彼此交叉，信号地对应相接即可。--------------------------------- 串口的电气特性： 1）RS-232串口通信最远距离是50英尺 2）RS232可做到双向传输，全双工通讯，最高传输速率20kbps 3）RS-232C上传送的数字量采用负逻辑，且与地对称 逻辑1：-3 ～-15V 逻辑0：+3～+15V 所以与单片机连接时常常需要加入电平转换芯片：
--------------------------------- 串口通信参数： a）波特率：RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、 4800、9600、19200波特。b）数据位：标准的值是5、7和8位，如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）；扩展的ASCII码是0～255（8位）。 c）停止位：用于表示单个包的最后一位，典型的值为1，1.5和2位。由于数是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。d）奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为 0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。 --------------------------------- 串口通信的传输格式：串行通信中，线路空闲时，线路的TTL电平总是高，经反向RS232的电平总是低。一个数据的开始RS232线路为高电平，结束时Rs232为低电平。数据总是从低位向高位一 位一位的传输。示波器读数时，左边是数据的高位。 例如，对于16进制数据55aaH，当采用8位数据位、1位停止位传输时，它在信号线上的波形如图1(TTL电平)和图 2(RS-232电平)所示。 55H=01010101B，取反后10101010B，加入一个起始位1，一个停止位0，55H的数据格式为1010101010B； aaH=10101010B，取反后01010101B，加入一个起始位1，一个停止位0，55H的数据格式为1101010100B；
串口通信实验报告全版.doc
实验三双机通信实验 一、实验目的 UART 串行通信接口技术应用 二、实验实现的功能 用两片核心板之间实现串行通信，将按键信息互发到对方数码管显示。 三、系统硬件设计 （１）单片机的最小系统部分 （２）电源部分 （３）人机界面部分
数码管部分按键部分 （４）串口通信部分 四、系统软件设计 #include
sbit L1=P0^5; sbit L2=P0^6; sbit L3=P0^7; uint m=0,i=0,j; uchar temp,prt; /***y延时函数***/ void delay(uint k) { uint i,j; //定义局部变量ij for(i=0;i { m=1; //KEY1键按下 return(m); } if(H2==0) { m=4; //KEY4键按下 return(m); } } } if(L2==0) { delay(5); if (L2==0) { L2=0;H1=1;H2=1; if(H1==0) { m=2; //KEY2键按下 return(m); } if(H2==0) { m=5; //KEY5键按下 return(m); } } } if(L3==0) { delay(5); if (L3==0) { L3=0;H1=1;H2=1; if(H1==0) { m=3; //KEY3键按下 实验六串行口通信实验 一、实验内容 实验板上有RS-232接口，将该接口与PC机的串口连接，可以实现单片机与PC机的串行通信，进行双向数据传输。本实验要求当PC机向实验板发送的数字在实验板上显示,按实验板键盘输入的数字在PC机上显示，并用串口助手工具软件进行调试。 二、实验目的 掌握单片机串行口工作原理，单片机串行口与PC机的通信工作原理及编程方法。 三、实验原理 51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通信。进行串行通讯信要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平(-5～-15V为1，+5～+15V为0)，而单片机的串口是TTL电平(大于+2.4V为1，小于- 0.7V为0)，两者之间必须有一个电平转换电路实现RS232电平与TTL电平的相互转换。 为了能够在PC机上看到单片机发出的数据，我们必须借助一个Windows软件进行观察，这里我们可以使用免费的串口调试程序SSCOM32或Windows的超级终端。 单片机串行接口有两个控制寄存器：SCON和PCON。串行口工作在方式0时，可通过外接移位寄存器实现串并行转换。在这种方式下，数据为8位，只能从RXD端输入输出，TXD端用于输出移位同步时钟信号，其波特率固定为振荡频率的1/12。由软件置位串行控制寄存器(SCON)的REN位后才能启动，串行接收，在CPU将数据写入SBUF寄存器后，立即启动发送。待8位数据输完后，硬件将SCON寄存器的T1位置1，必须由软件清零。 单片机与PC机通信时，其硬件接口技术主要是电平转换、控制接口设计和远近通信接口的不同处理技术。在DOS操作环境下，要实现单片机与微机的通信，只要直接对微机接口的通信芯片8250进行口地址操作即可。WINDOWS的环境下，由于系统硬件的无关性，不再允许用户直接操作串口地址。如果用户要进行串行通信，可以调用WINDOWS的API 应用程序接口函数，但其使用较为复杂，可以使用KEILC的通信控件解决这一问题。 四、实验电路 [参考学习板说明书P27] 基于Verilog的RS-232串口通信在CPLD上的实现 CPLD(Complex Programable Logic Device)是一种复杂的用户可编程逻辑器件。采用连续连接结构，延时可预测，从而使电路仿真更加准确。CPLD 是标准的大规模集成电路产品，可用于各种数字逻辑系统的设计。开发工具Quartus II、ISE等功能强大，编程语言灵活多样，使设计开发缩短了周期。 随着嵌入式的发展，对数据的传输和人机交互通信的要求越来越高。而串口通信因其资源消耗少、技术成熟而被广泛应用。系统中上位机与嵌入式芯片之间的交互通信可以通过专用集成芯片作为外设RS-232异步串行接口，如TI、EXAR、EPIC公司的550、452等系列UAWT集成电路，或在拥有Nios系统的FPGA上可以方便地嵌入UART模块。但是在设计中用户会提出自己的要求，如：数据加密或只使用UART部分功能等，即要求更灵活的UART。而且有时CPLD资源剩余，出于成本考虑也会要求设计一种模拟的UART。对于上述的两种情况，就可以在CPLD其丰富的资源上制作一款UART，实现PC机与嵌入式系统之间的数据交换。 1 串口通信协议 1．1 UART简介 通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)。 异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小。具有相关工业标准提供的标准的接口电平规范等优点，在工业控制领域被广泛采用。 异步通信一帧字符信息由4部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。 本设计基于RS-232的数据帧结构，设置数据帧结构如图1所示：1 bit起始位，8 bit数据位，1 bit停止位，无校验位。每帧实质上传送1 Byte数据。 1．2 自定义数据包格式 多个上文所描述的帧就可以组成一个数据包。串口通信是在RS-232数据帧结构的基础上定义的，传输以数据包为单位进行。包结构如图2所示。 本文采用和校验的结构，一个数据包包含15 Byte。其中第1个字节是数据包头即握手字符。第2字节为控制字符，EE代表写命令，DD代表读命 实验十单片机串行口与PC机通讯实验报告 ㈠实验目的 1.掌握串行口工作方式的程序设计，掌握单片机通讯的编制； 2.了解实现串行通讯的硬环境，数据格式的协议，数据交换的协议； 3.了解PC机通讯的基本要求。 ㈡实验器材 1.G6W仿真器一台 2.MCS—51实验板一台 3.PC机一台 ㈢实验内容及要求 利用8051单片机串行口，实现与PC机通讯。 本实验实现以下功能，将从实验板键盘上键入的字符或数字显示到PC 机显示器上，再将PC机所接收的字符发送回单片机，并在实验板的LED上显示出来。 ㈣实验步骤 1.编写单片机发送和接收程序，并进行汇编调试。 2.运行PC机通讯软件“commtest.exe”，将单片机和PC机的波特率均设定 为1200。 3.运行单片机发送程序，按下不同按键（每个按键都定义成不同的字符）， 检查PC机所接收的字符是否与发送的字符相同。 4.将PC机所接收的字符发送给单片机，与此同时运行单片机接受程序，检 查实验板LED数码管所显示的字符是否与PC机发送的字符相同。 ㈤ 实验框图 源程序代码： ORG 0000H AJMP START ORG 0023H AJMP SERVE ORG 0050H START: MOV 41H,#0H ;对几个存放地址进行初始化 MOV 42H,#0H MOV 43H,#0H MOV 44H,#0H MOV SCON,#00H ;初始化串行口控制寄存器，设置其为方式0 LCALL DISPLAY ;初始化显示 MOV TMOD,#20H ;设置为定时器0，模式选用2 MOV TL1, #0E6H ;设置1200的波特率 MOV TH1, #0E6H SETB TR1 ;开定时器 MOV SCON,#50H ;选用方式1，允许接收控制 SETB ES SETB EA ;开中断 LOOP: ACALL SOUT ;键盘扫描并发送，等待中断 SJMP LOOP SERVE JNB RI,SEND ;判断是发送中断还是接收中断，若为发送中 断则调用 ACALL S IN ;发送子程序，否则调用接收子程序 RETI SEND: CLR TI ;发送子程序 RETI SIN: CLR RI ;接受子程序 MOV SCON, #00H MOV A, SBUF ;接收数据 LCALL XS ;调用显示子程序 RETI 子程序： SOUT: CLR TI ;清发送中断标志位 LCALL KEY ;调用判断按键是否按下子程序 MOV A,R0 ;将按键对应的数字存入A MOV SBUF,A ;输出按键数字给锁存 RET KEY: MOV P1,#0FFH ;将P1设置为输入口 MOV A, P1 CPL A ;将A内值取反 《嵌入式系统实验报告》 串行通信实验 南昌航空大学自动化学院050822XX 张某某 一、实验目的： 掌握μC/OS-II操作系统的信号量的概念。 二、实验设备： 硬件：PC机1台；MagicARM2410教学实验开发平台台。 软件：Windows 98/2000/XP操作系统；ADS 1.2集成开发环境。 三、实验内容： 实验通过信号量控制2个任务共享串口0打印字符串。为了使每个任务的字符串信息(句子)不被打断，因此必须引入互斥信号量的概念，即每个任务输出时必须独占串口0，直到完整输出字符串信息才释放串口0。 四、实验步骤： (1)为ADS1.2增加DeviceARM2410专用工程模板(若已增加过，此步省略)。 (2)连接EasyJTAG-H仿真器和MagicARM2410实验箱，然后安装EasyJTAG-H仿真器(若已经安装过，此步省略)，短接蜂鸣器跳线JP9。 (3)启动ADS 1.2，使用ARM Executable Image for DeviceARM2410(uCOSII)工程模板建立一个工程UART0_uCOSII。(本范例在ADS文件夹中操作) (4)在ADS文件夹中新建arm、Arm_Pc、SOURCE文件夹。将μC/OS 2.52源代码添加到SOURCE文件夹，将移植代码添加到arm文件夹，将移植的PC服务代码添加到Arm_Pc文件夹。 (5)在src组中的main.c中编写主程序代码。 (6)选用DebugRel生成目标，然后编译链接工程。 (7)将MagicARM2410实验箱上的UART0连接跳线JP1短接，使用串口延长线把MagicARM2410实验箱的CZ11与PC机的COM1连接。 注意：CZ11安装在MagicARM2410实验箱的机箱右侧。 (8)PC机上运行“超级终端”程序(在Windows操作系统的【开始】->【程序】->【附件】->【通讯】->【超级终端】)，新建一个连接，设置串口波持率为115200，具体设置参考图3.5，确定后即进入通信状态。 (9)选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行JTAG仿真调试。 (10)全速运行程序，程序将会在main.c的主函数中停止(因为main函数起始处默认设置有断点)。 (11)可以单步运行程序，可以设置/取消断点，或者全速运行程序，停止程序运行，在超级终端上观察任务0和任务1的打印结果。 五、实验结论与思考题(手写，打印无效)： 1、如果任务0删除语句“OSSemPost(UART0_Sem);”，那么程序还能否完全正常无误运行？ 答：OSSemPost (OS_EVENT *pevent)，这个函数是释放资源，执行后资源数目会加1。在该函数中，删除对应语句则使串口资源UART0_Sem始终无法释放。 . 串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议。 --------------------------------- 串口的引脚定义： 9芯信号方向来自缩写描述 1调制解调器CD载波检测 2调制解调器RXD接收数据 3PC TXD发送数据 4PC DTR数据终端准备好 5GND信号地 6调制解调器DSR通讯设备准备好 7PC RTS请求发送 8调制解调器CTS允许发送 9调制解调器RI响铃指示器 两个串口连接时，接收数据针脚与发送数据针脚相连，彼此交叉，信号地对应相接即可。--------------------------------- 串口的电气特性： 1）RS-232串口通信最远距离是50英尺 2）RS232可做到双向传输，全双工通讯，最高传输速率20kbps 3）RS-232C上传送的数字量采用负逻辑，且与地对称 逻辑1：-3 ～-15V 逻辑0：+3～+15V 所以与单片机连接时常常需要加入电平转换芯片： --------------------------------- 串口通信参数： a）波特率：RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、 4800、9600、19200波特。b）数据位：标准的值是5、7和8位，如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）；扩展的ASCII码是0～255（8位）。 c）停止位：用于表示单个包的最后一位，典型的值为1，1.5和2位。由于数是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。d）奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为 0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。 --------------------------------- 串口通信的传输格式：串行通信中，线路空闲时，线路的TTL电平总是高，经反向RS232的电平总是低。一个数据的开始RS232线路为高电平，结束时Rs232为低电平。数据总是从低位向高位一 位一位的传输。示波器读数时，左边是数据的高位。 例如，对于16进制数据55aaH，当采用8位数据位、1位停止位传输时，它在信号线上的波形如图1(TTL电平)和图 2(RS-232电平)所示。 55H=01010101B，取反后10101010B，加入一个起始位1，一个停止位0，55H的数据格式为1010101010B； aaH=10101010B，取反后01010101B，加入一个起始位1，一个停止位0，55H的数据格式为1101010100B； 《嵌入式系统原理与实验》实验指导 实验三调度器设计基础 一、实验目的和要求 1.熟练使用Keil C51 IDE集成开发环境，熟练使用Proteus软件。 2.掌握Keil与Proteus的联调技巧。 3.掌握串行通信在单片机系统中的使用。 4.掌握调度器设计的基础知识：函数指针。 二、实验设备 1.PC机一套 2.Keil C51开发系统一套 3.Proteus 仿真系统一套 三、实验内容 1.甲机通过串口控制乙机LED闪烁 （1）要求 a.甲单片机的K1按键可通过串口分别控制乙单片机的LED1闪烁，LED2闪烁，LED1和LED2同时 闪烁，关闭所有的LED。 b.两片8051的串口都工作在模式1，甲机对乙机完成以下4项控制。 i.甲机发送“A”，控制乙机LED1闪烁。 ii.甲机发送“B”，控制乙机LED2闪烁。 iii.甲机发送“C”，控制乙机LED1，LED2闪烁。 iv.甲机发送“C”，控制乙机LED1，LED2停止闪烁。 c.甲机负责发送和停止控制命令，乙机负责接收控制命令并完成控制LED的动作。两机的程序要 分别编写。 d.两个单片机都工作在串口模式1下，程序要先进行初始化，具体步骤如下： i.设置串口模式（SCON） ii.设置定时器1的工作模式（TMOD） iii.计算定时器1的初值 iv.启动定时器 v.如果串口工作在中断方式，还必须设置IE和ES，并编写中断服务程序。 （2）电路原理图 Figure 1 甲机通过串口控制乙机LED闪烁的原理图 （3）程序设计提示 a.模式1下波特率由定时器控制，波特率计算公式参考： b.可以不用使用中断方式，使用查询方式实现发送与接收，通过查询TI和RI标志位完成。 2.单片机与PC串口通讯及函数指针的使用 （1）要求： a.编写用单片机求取整数平方的函数。 b.单片机把计算结果向PC机发送字符串。 c.PC机接收计算结果并显示出来。 d.可以调用Keil C51 中的printf来实现字符串的发送。 e.单片机的数码港显示发送的次数，每9次清零。 实验四串口接收模块电路设计 一、实验目的： 1、熟练使用ISE设计工具。 2、理解串口传输协议。理解采用“自顶向下”设计思路，分解模块的方法。 3、在ISE使用Verilog HDL设计串口接收模块，完成仿真、下载。 二、原理分析 （一）串口传输协议概述 设计完成异步串口通信通用异步收发是一种典型的异步串口通信，简称UART。串口通信时序如图1所示。 图1 通用异步收发时序图 由图1可以看出，在没有数据传送时，通信线会一直处于高电平，即逻辑1状态；当有数据传送时，数据帧以起始位开始，以停止位结束。起始位为低电平，即逻辑0状态；停止位为高电平，即逻辑1状态，其持续时间可选为1位、1.5位或2位（本次设计选择持续时间1位）。接收端在接收到停止位后，知道一帧数据已经传完，转为等待数据接收状态；只要再接收到0状态，即为新一帧数据的起始状态。 数据帧的数据位低位（LSB）在前，高位(MSB)在后，根据不同的编码规则，数据位可能为5位、6位、7位或者8位(本次设计数据位定位8位)。校验位也可根据需要选择奇校验、偶校验或者不要校验（本次设计不要校验位）。 （二）串口时序分析 串口通讯常用“波特率”表述串口传输速率，常用的参数有9600 bps 和115200 bps等。在硬件传输角度看，波特率表征了传输一位数据所需要的时间。例如：波特率是9600 bps，传输一位数据的时间是1/9600= 0.000104166666666667秒。如果FPGA系统时钟是20MHZ，则一位数据传输时间相当于(1/9600)/(1/20M）=2083个20MHZ时钟周期。 设一帧数据位数=1（开始位）+8（数据位）+1（校验位）+1（结束位）=11位，所以传输一帧数据的时间是11*1/9600=0.00114583333333333333333333333333秒。 为了稳定采集串口数据帧的数据，需要在每位数据的“中间时刻”采样，由此，需要在每位数据开始时刻对时钟进行计数，若系统时钟是20MHZ，则在计数至2083/2=1042时采样此时刻的数值。 三、系统分析： 为实现串口接收电路，FPGA应该完成： 1、及时发现数据传输的开始，并判断每一位的开始。 2、按照“在数据位中间采样”的要求，确认采样时刻。 3、将采样得到串行数据转换为并行数据。 RS232+RS485实现通讯实验板 1 引言 计算机控制系统中经常采用多机系统进行通信，在由PC机和单片机构成的分布式控制系统中，往往以PC机为上位机完成较为复杂的数据处理和对前沿机的监督管理，以及对下位机进行多机协调，本文介绍一种将 RS232，RS485，及红外接口集成在一起的PC机--单片机多功能通讯实验板，用于实现PC机与单片机间的串口通信、红外通信及PC机与PC机间的通讯实验。 2 实验板的组成原理与设计 2.1 串行通信 串行通信是指通信的发送方和接收方之间数据信息的传输是在单根数据线，以每次一个二进制位移动的，他的优点是只需一对传输线进行传送信息，因此其成本低，适用于远距离通信，他的缺点是传送速度低，串行通信有异步通行和同步通信两种基本通信方式，同步通信适用于传送速度高的情况，其硬件复杂，而异步通信应用于传送速度在50-19200波特之间，是比较常用的传送方式，在异步通信中，数据是一帧一帧传送的，每一串行帧的数据格式由1位起始位，5-8位的数据位，1位的奇偶校验位(可省略)和1位停止位4部分组成，在串行通信前，发送方和接收方要约定具体的数据格式和波特率(通信协议)。 2.2 AT89C51微控制器 AT89C51单片机系统具有设计简单、性能可靠、功耗低等优点，它为用户预留下足够的软硬件资源，可供用户进行再开发应用，该系统除内部已有的 4K FLASH存储器外，还可以扩展选址64K ROM区和64K RAM区，供用户使用，用户在系统开发时，可以将自己的数据块和程序段、数据表，以若干控制子程序、数据块形式存放于AT89C51单片机的扩展ROM或 RAM 区中，以便系统工作时重复使用和反复调用。 2.3 RS232C通信接口 RS232C是一种电压型总线标准，可用于设计计算机接口与终端或外设之间的连接，以不同的极性的电压表示逻辑值。-3～-25V表示逻辑"1"。+3～+25V表示逻辑"0"。其电平与TTL和CMOS电平是不同的，所以在通信时必须进行电平转换。 2.4 MAX232芯片 MAXIM公司的MAX232/MAX232A接收/发送器是MAXIM公司特别为满足EIA/TEA2232E的标准而设计的，他们在 EIA/TIA2232E标准串行通信接口中日益得到广泛的应用，他们具有功耗低、工作电源为单电源、外接电容仅为0.1μF或1μF，采用双列直插封装形式、接收器输出为三态TTL/CMOS等优越性，为双组RS 232接收发送器，工作电源为+5V，波特率高，仅需外接0.1μF或1μF的电容，其价格低，可在一般需要串行通信的系统中使用，MAX232外围需要 4个电解电容，是内部电源转换所需电容，其取值均为1μF/25V宜选用钽电容并且应尽量靠近芯片。。 2.5 红外发送、接收电路 红外通讯以红外线作为通讯载体，通过红外光在空中的传播来传输数据，他由红外发射器和红外接收器来完成，在发射端，发送的数字信号经过适当的调制编码后，送入电光变换电路，经红外发射管转变为红外脉冲发射到空中;在接收端，红外接收器对接收到的红外光脉冲进行光电变换，解调译码后恢复出原信号。 红外发送电路中采用的红外发射器件是塑封的TSAL6200红外发射二极管，他将周期的电信号转变成一定频率的红外光信号，他是一种时断时续的高频红外脉冲信号，但脉冲串时间长度是恒定的，根据脉冲串之间的间隔大小，表示传输的是数据"0"还是 实验四、A/D转换与串行通信实验 1、实验目的 熟悉Freescale 68HC08的程序设计和调试方法，掌握CodeWarrior IDE、ProEmulator、DP-01多MCU实验平台等开发工具的使用，理解微控制器 A/D转换模块、异步串行通信接口(SCI)的基本原理和应用方法。 2、实验环境 PC机 DP-01多MCU实验平台 CodeWarrior 集成开发环境 ProEmulator模拟软件 3、硬件接线 （1）PTA0-7接LED1-8指示灯，即用8位排线把实验平台A2区J61插口(B0-B7)与D1区J52插口相连。 （2）拔下B3区LCD模块。D2区10K电位器右端接C1区VCC（+5V），左端接GND，中间端用专用实验导线连接到B3区J106插座的第14引脚（从右端倒数第3引脚，PTB7）作为模拟量输入口，PTC0（A11）接开关SW1。 （3）DP-01实验平台串行口与微机串行口相接（已连好）。 4、实验内容 完成硬件连线，用Freescale 68HC08汇编语言编写程序完成以下功能： （1）通过开关SW1的闭合与断开控制A/D采样的开始和停止，当开始A/D转换后，每秒对PTB7脚的模拟量采样一次，采样结果求反后送指示灯LED1-8显示。 （2）采样结果同步通过SCI串行接口发送到PC机（19200bps，N，8，1），在PC端用超级终端或串口调试助手查看收到的数据（16进制），看是否与LED显示的内容一致。 （3）调节D2区10K电位器旋扭，观察采样值的变化。 5、实验要求 （1）通过CW IDE、ProEmulator调试程序并查看运行结果。（预习时完成） （2）利用CW IDE Mon08接口把程序下载到DP-01多MCU实验平台，通过单步、断点、全速等多种调试方式运行程序并查看运行结果。 （3）掌握HC08模块串行接口的调试方法，程序下载时跳线分别设置为JP4(MON)、COM_SEL1(RD-M)、COM_SEL2(TD-M)，下载后断电。跳线需设置为JP4(RUN)、COM_SEL1(TXD)、COM_SEL2(RXD)，上电复位全速运行程序进行串行通信。 （4）完成实验报告的撰写。 6、思考题（选做内容） （1）如何实现开关SW1合上后，MCU与PC先建立握手信号，如握手信号为$AB(MCU端发送)、$CD(PC端回送)，当握手成功后再开始A/D转换和串口发送工作？ （2）如何把采样结果转换成对应电压值并通过SCI送到PC显示（ASCII码），格式为“My Sample is x.xx V”? （3）如何用C语言编程完成上述实验内容？ （4）如何实现每秒对模拟量采样三次，进行简单中值滤波处理后再送指示灯和SCI？ （5）如何在MSP430、MCS-51和PIC16F87x MCU上实现实验内容？ （6）如何使用Proteus仿真调试实验内容？ 7、参考 网络编程与实践实验报告 实验内容:串口通信编程 学号:S201502189 姓名:职荣豪 日期:2015-9-28 一、实验要求 使用VS2010编写基于对话框得MFC应用程序,两个窗口分别使用两个串口,使得这两个窗口可以进行通信,包括数据得发送与接收。 二、实验原理 本实验使用Microsoft munications Control控件,利用这个ActiveX控件,只需要编写少量代码即可轻松进行通信。 该控件相关得函数如下: put__mPort:设置串口号 put_Settings:以字符串得形式设置波特率、奇偶校验位(n-无校验,e-偶校验,o-奇校验)、数据位数、停止位数 put_InputMode:设置接收数据得类型(0-文本类型,1-二进制类型) put_InputLen:设置从接收缓冲区读取得字节数,0表示全部读取 put_InBufferSize:设置接收缓冲区大小 put_OutBufferSize:设置发送缓冲区大小 put_RThreshold:设定当接收几个字符时触发Onm事件,0表示不产生事件,1表示每接收一个字符就产生一个事件 put_SThreshold:设定在触发Onm事件前,发送缓冲区内所允许得最少得字符数,0表示发送数据时不产生事件,1表示当发送缓冲区空时产生Onm事件 put_PortOpen:打开或关闭串口,传入参数为true时打开串口,传入参数为false时关闭串口 get_mEvent:获得串口上刚发生得事件,事件值为2表示接收到数据 get_InBufferCount:获得缓冲区中得数据位数 get_Input:获取缓冲区数据,返回类型为VARIANT put_Output:发送数据 三、设计思路 需要添加一个Microsoft munications Control控件,用于进行串口通信。 由于要求同一程序可运行两个窗口进行相互通信,需要两个窗口开启两个不同串口,故需串行口通信实验 单片机实验报告
基于VerilogHDL的RS-232串口通信在CPLD上的实现综述
单片机串口通讯实验报告
嵌入式系统实验报告-串行通信实验-答案
RS232串口通信详解
单片机串行通信实验报告(实验要求、原理、仿真图及例程)
实验四串口接收模块电路设计
RS232+RS485实现通讯实验板
实验四AD转换与串行通信实验(2016)
串口通讯实验报告