串行通信技术实验报告

串行通信技术实验报告
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"
unsigned char string[];
int main( void )
{
// Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;
void USCIA0_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)
{
unsigned int j;
for (j=0;string[j]!='@';j++)
{
while((IFG2&UCA0RXIFG)==0);
string[j]=UCA0RXBUF;
}
unsigned i=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"
unsigned char string[];
int main( void )
{
// Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;
void USCIA0_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)
{
unsigned int j;
for (j=0;string[j]!='@';j++)
{
while((IFG2&UCA0RXIFG)==0);
string[j]=UCA0RXBUF;
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：
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：
//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)
{
unsigned int j;
for (j=0;string[j]!='@';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：
void Clock_int();
unsigned char string[];
unsigned int j,i;
int main( 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);
}
#pragma vector=USCIAB0RX_VECTOR
__interrupt void UCA0RX_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;}
}
#pragma vector=USCIAB0TX_VECTOR
__interrupt void UCA0TX_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}
void USCIA0_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
}
void Clock_int()
{
BCSCTL1=CALBC1_1MHZ;
DCOCTL=CALDCO_1MHZ;
2）程序如下：
i=j;}
}
#pragma vector=USCIAB0TX_VECTOR
__interrupt void UCA0TX_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}
void USCIA0_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
2-2
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)
{
unsigned int j;
for (j=0;string[j]!='@';j++)
{
while((IFG2&UCA0RXIFG)==0);
string[j]=UCA0RXBUF;
3-1
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)
{
unsigned int j;
for (j=0;string[j]!='@';j++)
{
while((IFG2&UCA0RXIFG)==0);
string[j]=UCA0RXBUF;
}
unsigned i=j;
for (j=0;j!=i+1;j++)
{
3-2
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)
{
unsigned int j;
for (j=0;string[j]!='@';j++)
{
while((IFG2&UCA0RXIFG)==0);
string[j]=UCA0RXBUF;
}
unsigned i=j;
for (j=0;j!=i+1;j++)
{
while((IFG2&UCA0TXIFG)==0);
UCA0TXBUF=string[j];。