《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用》項目10智能工廠設(shè)備交互

智能工廠設(shè)備交互InternetofThings項目場景說明串口的功能及類別CC2530單片機串口的使用項目實踐項目場景生產(chǎn)車間往往都是有金屬阻隔、電磁環(huán)境復(fù)雜不利于無線信號的通訊，只有抗干擾能力較強的有線信號才能保證數(shù)據(jù)的傳輸穩(wěn)定，同時中央控制臺又需要一次控制多個設(shè)備，硬件上設(shè)定多個控制端是不現(xiàn)實的。串口以實現(xiàn)簡單、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可遠距離傳輸數(shù)據(jù)、抗干擾能力強且一般電子設(shè)備都有這種接口完全可以滿足工業(yè)需求，因此串口就在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的使用。任務(wù)目標使用CC2530單片機模擬設(shè)備與中央控制臺間的數(shù)據(jù)交互。通過編寫代碼使用CC2530單片機的串口外設(shè)，將配置好的串口外設(shè)通過串口線與PC機連接，打開PC機上的串上位機，通過PC機上的串口上位機向CC2530單片機發(fā)送數(shù)據(jù)。串口概念串行接口簡稱串口，也稱串行通信接口或串行通訊接口（通常指COM接口），是采用串行通信方式的擴展接口。串行接口(SerialInterface)是指數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送，其特點是通信線路簡單，只要一對傳輸線就可以實現(xiàn)雙向通信（可以直接利用電話線作為傳輸線），從而大大降低了成本，特別適用于遠距離通信，但傳送速度較慢。串口的接口標準同步串行接口（英文：SynchronousSerialInterface，SSI）是一種常用的工業(yè)用通信接口。異步串行是指UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter），通用異步接收/發(fā)送。UART是一個并行輸入成為串行輸出的芯片，通常集成在主板上。UART包含TTL電平的串口和RS232電平的串口。TTL電平是3.3V的，而RS232是負邏輯電平，它定義+5~+12V為低電平，而-12~-5V為高電平。RS-232RS-232也稱標準串口，最常用的一種串行通訊接口。傳統(tǒng)的RS-232-C接口標準有22根線，采用標準25芯D型插頭座（DB25），后來使用簡化為9芯D型插座（DB9），現(xiàn)在應(yīng)用中25芯插頭座已很少采用。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。由于其發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS-422標準全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。典型的RS-422是四線接口。實際上還有一根信號地線，共5根線。RS-422支持點對多的雙向通信。RS-422的最大傳輸距離為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。RS-485RS-485是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信，而采用四線連接時，與RS-422一樣只能實現(xiàn)點對多的通信。串口通信協(xié)議串口通信（SerialCommunications）的概念非常簡單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。典型地，串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成，分別是地線、發(fā)送、接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。串口通信的參數(shù)串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。波特率波特率這是一個衡量符號傳輸速率的參數(shù)。數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位是衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。停止位停止位用于表示單個包的最后一位。奇偶校驗位奇偶校驗位在串口通信中一種簡單的檢錯方式。數(shù)據(jù)流控制數(shù)據(jù)流控制作用就是當接收端的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)已滿，無法處理數(shù)據(jù)來時，就發(fā)出"不再接收"的信號，發(fā)送端則停止發(fā)送，直到發(fā)送端收到"可以繼續(xù)發(fā)送"的信號再發(fā)送數(shù)據(jù)。硬件數(shù)據(jù)流控制RTS/CTS（請求發(fā)送/清除發(fā)送）流控制和DTR/DSR（數(shù)據(jù)終端就緒/數(shù)據(jù)設(shè)置就緒）流控制軟件數(shù)據(jù)流控制軟件流控制常通過XON/XOFF來實現(xiàn)。CC2530串口CC2530的串口模式中提供異步串行接口功能。在UART模式中，串口接口使用2線模式或者含有引腳RXD、TXD、可選RTS和CTS的4線模式。UART模式的操作具有下列特點：●8位或者9位負載數(shù)據(jù)●奇校驗、偶校驗或者無奇偶校驗●配置起始位和停止位電平●配置LSB或者MSB首先傳送●獨立收發(fā)中斷●獨立收發(fā)DMA觸發(fā)●奇偶校驗和幀校驗出錯狀態(tài)CC2530串口配置寄存器介紹CC2530單片機對于每個USART有5個配置寄存器來綜合配置CC2530串口特性。UxCSR（USARTx控制和狀態(tài)寄存器）UxUCR（USARTxUART控制寄存器）UxGCR（USARTx通用控制寄存器）UxBUF（USARTx接收/發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器）UxBAUD（USARTx波特率控制寄存器）項目分析串口配置，首先需要通過P0SEL寄存器將管腳屬性配置為外設(shè)模式，然后通過PERCFG配置寄存器選擇要配置的串口通道，接下來選擇P0為串口優(yōu)先并將雙線總線模式配置為串口模式，最后配置串口波特率停止位和奇偶校驗位。程序的接收數(shù)據(jù)則只需要對接收狀態(tài)寄存器位URX0IF進行識別，如果接受到數(shù)據(jù)，則可直接從U0DBUF寄存器中獲取接收到的數(shù)據(jù)。程序的發(fā)送數(shù)據(jù)與接收數(shù)據(jù)方式的操作順序正好相反，首先向U0DBUF寄存器寫入要發(fā)送的值，然后等到UTX0IF寄存器置位，如果置位則數(shù)據(jù)發(fā)送完成。程序流程圖項目實現(xiàn)串口始化程序如下：voiduart0_init(unsignedcharStopBits,unsignedcharParity){P0SEL|=0x0C;//初始化UART0端口PERCFG&=~0x01;//選擇UART0為可選位置一P2DIR&=~0xC0;//P0優(yōu)先作為串口0U0CSR=0xC0;//設(shè)置為UART模式,而且使能接受器U0GCR=0x0A;U0BAUD=0x3B;//波特率設(shè)置為38400U0UCR|=StopBits|Parity;//設(shè)置停止位與奇偶校驗}項目實現(xiàn)串口發(fā)送函數(shù)如下：voiduart_send_char(charch){U0DBUF=ch;//將要發(fā)送的數(shù)據(jù)填入發(fā)送緩存寄存器while(UTX0IF==0);//等待數(shù)據(jù)發(fā)送完成UTX0IF=0;//發(fā)送完成后將數(shù)據(jù)清零}項目實現(xiàn)串口接收函數(shù)：intuart_recv_char(void){intch;//等待數(shù)據(jù)接收完成while(URX0IF==0);//提取接受數(shù)據(jù)ch=U0DBUF;URX0