串行通信技术实验报告

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：#includeio430.hunsignedcharstring[];intmain(void){//StopwatchdogtimertopreventtimeoutresetWDTCTL=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1.0MHzif(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：#includeio430.hunsignedcharstring[];intmain(void){//StopwatchdogtimertopreventtimeoutresetWDTCTL=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1.0MHzif(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、并口等三、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：#includeio430.hunsignedcharstring[];intmain(void){//StopwatchdogtimertopreventtimeoutresetWDTCTL=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。③USCI_A0串口寄存器中，设置偶校验，2个停止位程序如下：#includeio430.hunsignedcharstring[];intmain(void){//StopwatchdogtimertopreventtimeoutresetWDTCTL=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12.0MHzif(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=1.0MHz2）(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：#includeio430.h#includein430.hvoidUSCIA0_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：#includeio430.h#includein430.hvoidUSCIA0_init();unsignedcharstring[];unsignedintj,i;intmain(void){WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;USCIA0_init();//串口初始化IE2