串行通信技术实验报告材料.docx
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串行通信技术实验报告材料
串行通信技术实验报告
姓名学号实验班号实验机位号50
一、实验目的
1.了解异步串行通信原理
2.掌握MSP430异步串行通信模块及其编程方法
二、必做实验任务
1.了解MSP430G2553实验板USB转串口的通信功能，掌握串口助手的使用
拆下单片机的功能拓展板，将主板上的eZ430-FET板载仿真器的BRXD，BTXD收发信号端口连接，通过串口调试助手即可实现串口的自发自收功能。
接线如下图：
思考：
异步串行通信接口的收/发双方是怎样建立起通信的？
答：
异步串行通信的收发双方进行通信，在硬件与软件方面都有要求。
1 在硬件方面需要两条线，分别从一方的发送端口到另一方的接收端口，从而实现“异步”；
2 需要一个通信协议，确保通信正确；
3 在这个实验中由于是自发自收，因此收发两方均为PC机，所以两条线其实是同一条线，而且由于是自发自收所以信号格式也是统一的，因此可以实现自发自收功能。
2.查询方式控制单片机通过板载USB转串口与PC机实现串行通信
本实验通过编程实现单片机和PC机之间的通信，信号格式为波特率9600bps，无校验，8位数据，先低后高，1个停止位，字符串以@结尾，单片机将接收到的字符保存在RAM中，收到@字符之后再将所储存的字符发给PC机。
连线方式如下图：
实验程序如下：
#include"io430.h"
unsignedcharstring[];
intmain（void）
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
voidUSCIA0_int（）
{
UCA0CTL1|=UCSWRST;//swrst=1;
//置P1.1、P1.2为USCI_A0的收发引脚
P1SEL|=BIT1+BIT2;
P1SEL2|=BIT1+BIT2;
//时钟SMCLK选择为1.0MHz
if（CALBC1_1MHz!
=0xff）
{BCSCTL1=CALBC1_1MHZ;
DCOCTL=CALDCO_1MHZ;}
//设置控制寄存器
UCA0CTL1|=UCSSEL_2+UCRXEIE;
//设置波特率寄存器，采用低频波特率方式
UCA0BR1=0;
UCA0BR0=104;
UCA0MCTL=UCBRS_1;
UCA0CTL1&=~UCSWRST;//swrst=0
}
While
（1）
{
unsignedintj;
for（j=0;string[j]!
='@';j++）
{
while（（IFG2&UCA0RXIFG）==0）;
string[j]=UCA0RXBUF;
}
unsignedi=j;
for（j=0;j!
=i+1;j++）
{
while（（IFG2&UCA0TXIFG）==0）;
UCA0TXBUF=string[j];
}
}
}
思考：
如果在两个单片机之间进行串行通信，如何设计连线和编程？
答：
a.编程：
其中一个单片机可以继续采用本实验中所用的程序，另一个单片机则编程输出一串以@结尾的字符，之后进入接收状态，初始化及寄存器的设置部分的程序不变；
b.连线：
将一个单片机的P1.1、P1.2接口分别与另一个的P1.2、P1.1接口连接，控制两个单片机同时运行程序即可完成两个单片机之间的通信。
3.利用PC机RS232通信接口与单片机完成串行通信
编程采用下面数据格式，完成单片机与PC机之间的字符串传送。
1）波特率9600bps，奇校验，8位数据，先低后高，1个停止位；
本实验需要用到MSP430F149，进行PC机与单片机之间的电平信号转换。
连线如下图：
实验程序如下：
#include"io430.h"
unsignedcharstring[];
intmain（void）
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
voidUSCIA0_int（）
{
UCA0CTL1|=UCSWRST;//swrst=1;
//置P1.1、P1.2为USCI_A0的收发引脚
P1SEL|=BIT1+BIT2;
P1SEL2|=BIT1+BIT2;
//时钟SMCLK选择为1.0MHz
if（CALBC1_1MHz!
=0xff）
{BCSCTL1=CALBC1_1MHZ;
DCOCTL=CALDCO_1MHZ;}
//设置时钟源采用SMCLK，1MHz，波特率设置为9600，奇校验
UCA0CTL0|=UCPEN;
UCA0CTL1|=UCSSEL_2+UCRXEIE;
//设置波特率寄存器，采用低频波特率方式
UCA0BR1=0;
UCA0BR0=104;
UCA0MCTL=UCBRS_1;
UCA0CTL1&=~UCSWRST;//swrst=0
}
While
（1）
{
unsignedintj;
for（j=0;string[j]!
='@';j++）
{
while（（IFG2&UCA0RXIFG）==0）;
string[j]=UCA0RXBUF;
}
unsignedi=j;
for（j=0;j!
=i+1;j++）
{
while（（IFG2&UCA0TXIFG）==0）;
UCA0TXBUF=string[j];
}
}
}
思考：
设计单片机与PC机进行串行通信时，硬件设计有哪些需要注意的事项？
答：
1 正确的连线；
2 统一的通信协议；
3 统一的逻辑电平；
4 选取合适的信号输出方式，如USB、串口、并口等
3、已完成的选做实验任务
2.查询方式控制单片机通过板载USB转串口与PC机实现串行通信
2）（选做）串口时钟选用外部晶振32.768KHz
本实验与1）的实验的差别有两点：
1 波特率发生器的时钟源选择外部晶振，接线上应注意接入外部晶振
2 波特率的设置应随着时钟源的改变而改变，
计算过程为：
时钟频率和需要的波特率的比值是32768/9600=3.413，采用低频波特率方式，置UCOS16=0，所以设UCA0BR1=0，UCA0BR0=3，0.41*8≈3，所以设UCBRS=3。
程序如下：
#include"io430.h"
unsignedcharstring[];
intmain（void）
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
voidUSCIA0_int（）
{
UCA0CTL1|=UCSWRST;//swrst=1;
//置P1.1、P1.2为USCI_A0的收发引脚
P1SEL|=BIT1+BIT2;
P1SEL2|=BIT1+BIT2;
//设置时钟源采用外部晶振，32768Hz，波特率设置为9600，无校验
UCA0CTL1|=UCSSEL_1+UCRXEIE;
//设置波特率寄存器，采用低频波特率方式
UCA0BR1=0;
UCA0BR0=3;
UCA0MCTL=UCBRS_3;
UCA0CTL1&=~UCSWRST;//swrst=0
}
While
（1）
{
unsignedintj;
for（j=0;string[j]!
='@';j++）
{
while（（IFG2&UCA0RXIFG）==0）;
string[j]=UCA0RXBUF;
}
unsignedi=j;
for（j=0;j!
=i+1;j++）
{
while（（IFG2&UCA0TXIFG）==0）;
UCA0TXBUF=string[j];
}
}
}
3.利用PC机RS232通信接口与单片机完成串行通信
2）（选做）波特率115200bps，偶校验，8位数据，先低后高，2个停止位。
本实验与1）中实验的差别主要在时钟源以及寄存器设置上：
1 选用时钟SMCLK；
2 相应的波特率设置随之改变，
计算过程：
时钟频率和需要的波特率的比值是12000000/115200=104.17，采用过采样波特率方式，置UCOS16=1，因为104.17/16=6.51所以设UCA0BR1=0，UCA0BR0=6，0.51*16≈8，所以设UCBRF=8。
3 USCI_A0串口寄存器中，设置偶校验，2个停止位
程序如下：
#include"io430.h"
unsignedcharstring[];
intmain（void）
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
voidUSCIA0_int（）
{
UCA0CTL1|=UCSWRST;//swrst=1;
//置P1.1、P1.2为USCI_A0的收发引脚
P1SEL|=BIT1+BIT2;
P1SEL2|=BIT1+BIT2;
//时钟SMCLK选择为12.0MHz
if（CALBC1_12MHz!
=0xff）
{BCSCTL1=CALBC1_12MHZ;
DCOCTL=CALDCO_12MHZ;}
//设置时钟源采用SMCLK，12MHz，波特率设置为115200，偶校验,2个停止位
UCA0CTL0|=UCPEN+UCPAR+UCSPB;
UCA0CTL1|=UCSSEL_2+UCRXEIE;
//设置波特率寄存器，采用过采样波特率方式
UCA0BR1=0;
UCA0BR0=6;
UCA0MCTL=UCBRF_8+UCBRS_0+UCOS16;
UCA0CTL1&=~UCSWRST;//swrst=0
}
While
（1）
{
unsignedintj;
for（j=0;string[j]!
='@';j++）
{
while（（IFG2&UCA0RXIFG）==0）;
string[j]=UCA0RXBUF;
}
unsignedi=j;
for（j=0;j!
=i+1;j++）
{
while（（IFG2&UCA0TXIFG）==0）;
UCA0TXBUF=string[j];
}
}
}
4.（选做）中断方式控制串行通信的收发
编程：
采用中断方式接收和发送完成任务2的内容。
1）串口时钟选用SMCLK=1.0MHz
2）（选做）串口时钟选用外部晶振32.768KHz
答：
与实验2相比，本实验的不同在于：
1 采用中断方式；
2 寄存器相关设置不同；
1）程序如下：
#include"io430.h"
#include"in430.h"
voidUSCIA0_init（）;
voidClock_int（）;
unsignedcharstring[];
unsignedintj,i;
intmain（void）
{WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
Clock_int（）;//时钟初始化
USCIA0_init（）;//串口初始化
IE2|=UCA0RXIE;//开串口接收中断允许
_EINT（）;//开总中断
while
（1）;
}
#pragmavector=USCIAB0RX_VECTOR
__interruptvoidUCA0RX_isr（）
{string[j]=UCA0RXBUF;//将接收到的数据存至存储器
j++;
if（string[j]=='@'）
{IE2&=~UCA0RXIE;//关闭串口0接收中断允许
IE2|=UCA0TXIE;
i=j;}
}
#pragmavector=USCIAB0TX_VECTOR
__interruptvoidUCA0TX_isr（）
{UCA0TXBUF=string[j];//将接收到的数据存至存储器
j++;
if（j==i）IE2&=~UCA0TXIE;//关闭串口发送中断允许
}
voidUSCIA0_init（）{
UCA0CTL1|=UCSWRST;//swrst=1
//置P1.1P1.2为USCI_A0的收/发引脚
P1SEL|=BIT1+BIT2;
P1SEL2|=BIT1+BIT2;
//时钟选择SMCLK,不论数据对均收
UCA0CTL1|=UCSSEL_2+UCRXEIE;
//设置波特率寄存器
UCA0BR1=0;
UCA0BR0=104;
UCA0MCTL=UCBRS_1;
UCA0CTL1&=~UCSWRST;//swrst=0
}
voidClock_int（）
{
BCSCTL1=CALBC1_1MHZ;
DCOCTL=CALDCO_1MHZ;
}
2）程序如下：
#include"io430.h"
#include"in430.h"
voidUSCIA0_init（）;
unsignedcharstring[];
unsignedintj,i;
intmain（void）
{WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
USCIA0_init（）;//串口初始化
IE2|=UCA0RXIE;//开串口接收中断允许
_EINT（）;//开总中断
while
（1）;
}
#pragmavector=USCIAB0RX_VECTOR
__interruptvoidUCA0RX_isr（）
{string[j]=UCA0RXBUF;//将接收到的数据存至存储器
j++;
if（string[j]=='@'）
{IE2&=~UCA0RXIE;//关闭串口0接收中断允许
IE2|=UCA0TXIE;
i=j;}
}
#pragmavector=USCIAB0TX_VECTOR
__interruptvoidUCA0TX_isr（）
{UCA0TXBUF=string[j];//将接收到的数据存至存储器
j++;
if（j==i）IE2&=~UCA0TXIE;//关闭串口发送中断允许
}
voidUSCIA0_init（）{
UCA0CTL1|=UCSWRST;//swrst=1;
//置P1.1、P1.2为USCI_A0的收发引脚
P1SEL|=BIT1+BIT2;
P1SEL2|=BIT1+BIT2;
//设置时钟源采用外部晶振，32768Hz，波特率设置为9600，无校验
UCA0CTL1|=UCSSEL_1+UCRXEIE;
//设置波特率寄存器，采用低频波特率方式
UCA0BR1=0;
UCA0BR0=3;
UCA0MCTL=UCBRS_3;
UCA0CTL1&=~UCSWRST;//swrst=0
}
2-1
#include"io430.h"
unsignedcharstring[];
intmain（void）
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
UCA0CTL1|=UCSWRST;//swrst=1;
//置P1.1、P1.2为USCI_A0的收发引脚
P1SEL|=BIT1+BIT2;
P1SEL2|=BIT1+BIT2;
//时钟SMCLK选择为1.0MHz
BCSCTL1=CALBC1_1MHZ;
DCOCTL=CALDCO_1MHZ;
//设置控制寄存器
UCA0CTL1|=UCSSEL_2+UCRXEIE;
//设置波特率寄存器，采用低频波特率方式
UCA0BR1=0;
UCA0BR0=104;
UCA0MCTL=UCBRS_1;
UCA0CTL1&=~UCSWRST;//swrst=0
while
（1）
{
unsignedintj;
for（j=0;string[j]!
='@';j++）
{
while（（IFG2&UCA0RXIFG）==0）;
string[j]=UCA0RXBUF;
}
unsignedi=j;
for（j=0;j!
=i+1;j++）
{
while（（IFG2&UCA0TXIFG）==0）;
UCA0TXBUF=string[j];
}
}
}
2-2
#include"io430.h"
unsignedcharstring[];
intmain（void）
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
//USCI_A0初始化
UCA0CTL1|=UCSWRST;//swrst=1;
//置P1.1、P1.2为USCI_A0的收发引脚
P1SEL|=BIT1+BIT2;
P1SEL2|=BIT1+BIT2;
//设置时钟源采用外部晶振，32768Hz，波特率设置为9600，无校验
UCA0CTL1|=UCSSEL_1+UCRXEIE;
//设置波特率寄存器，采用低频波特率方式
UCA0BR1=0;
UCA0BR0=3;
UCA0MCTL=UCBRS_3;
UCA0CTL1&=~UCSWRST;//swrst=0
//初始化结束
while
（1）
{
unsignedintj;
for（j=0;string[j]!
='@';j++）
{
while（（IFG2&UCA0RXIFG）==0）;
string[j]=UCA0RXBUF;
}
unsignedi=j;
for（j=0;j!
=i+1;j++）
{
while（（IFG2&UCA0TXIFG）==0）;
UCA0TXBUF=string[j];
}
};
}
3-1
#include"io430.h"
unsignedcharstring[];
intmain（void）
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
UCA0CTL1|=UCSWRST;//swrst=1;
//置P1.1、P1.2为USCI_A0的收发引脚
P1SEL|=BIT1+BIT2;
P1SEL2|=BIT1+BIT2;
//时钟SMCLK选择为1.0MHz
BCSCTL1=CALBC1_1MHZ;
DCOCTL=CALDCO_1MHZ;
//设置时钟源采用SMCLK，1MHz，波特率设置为9600，奇校验
UCA0CTL0|=UCPEN;
UCA0CTL1|=UCSSEL_2+UCRXEIE;
//设置波特率寄存器，采用低频波特率方式
UCA0BR1=0;
UCA0BR0=104;
UCA0MCTL=UCBRS_1;
UCA0CTL1&=~UCSWRST;//swrst=0
while
（1）
{
unsignedintj;
for（j=0;string[j]!
='@';j++）
{
while（（IFG2&UCA0RXIFG）==0）;
string[j]=UCA0RXBUF;
}
unsignedi=j;
for（j=0;j!
=i+1;j++）
{
while（（IFG2&UCA0TXIFG）==0）;
UCA0TXBUF=string[j];
}
};
}
3-2
#include"io430.h"
unsignedcharstring[];
intmain（void）
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
UCA0CTL1|=UCSWRST;//swrst=1;
//置P1.1、P1.2为USCI_A0的收发引脚
P1SEL|=BIT1+BIT2;
P1SEL2|=BIT1+BIT2;
//时钟SMCLK选择为12.0MHz
BCSCTL1=CALBC1_12MHZ;
DCOCTL=CALDCO_12MHZ;
//设置时钟源采用SMCLK，12MHz，波特率设置为115200，偶校验,2个停止位
UCA0CTL0|=UCPEN+UCPAR+UCSPB;
UCA0CTL1|=UCSSEL_2+UCRXEIE;
//设置波特率寄存器，采用过采样波特率方式
UCA0BR1=0;
UCA0BR0=6;
UCA0MCTL=UCBRF_8+UCBRS_0+UCOS16;
UCA0CTL1&=~UCSWRST;//swrst=0
while
（1）
{
unsignedintj;
for（j=0;string[j]!
='@';j++）
{
while（（IFG2&UCA0RXIFG）==0）;
string[j]=UCA0RXBUF;
}
unsignedi=j;
for（j=0;j!
=i+1;j++）
{
while（（IFG2&UCA0TXIFG）==0）;
UCA0TXBUF=string[j];
}
};
}
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