《汽車計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》 課件 11- 利用UART實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的通信

汽車計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

本書結(jié)合汽車技術(shù)電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化的“四化”發(fā)展和汽車類專業(yè)特點(diǎn)，按照“由簡到難、循序漸進(jìn)”的原則，共設(shè)置了“緒論”“汽車程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇”“汽車嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)篇”“車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)篇”4部分內(nèi)容。通過本書的學(xué)習(xí)，可以從整體上加深理解汽車電子控制系統(tǒng)的組成和工作原理，對汽車電子控制技術(shù)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)學(xué)習(xí)奠定良好的汽車計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)。

本書特色：任務(wù)驅(qū)動(dòng)，理實(shí)一體，學(xué)以致用。內(nèi)容組織由簡到難、循序漸進(jìn)，靈活采用對比法、類比法、啟發(fā)法、實(shí)驗(yàn)法等多種教學(xué)方法，有效降低教學(xué)難度和學(xué)習(xí)難度。

本書可作為高職院校汽車類專業(yè)的汽車計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教材，也可供從事相關(guān)技術(shù)的工程人員參考。第7單元：閃燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)第8單元：開關(guān)狀態(tài)指示燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)第9單元：利用定時(shí)中斷實(shí)現(xiàn)頻閃燈第10單元：利用PWM實(shí)現(xiàn)小燈亮度控制第11單元：利用UART實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的通信第12單元：利用ADC設(shè)計(jì)簡易數(shù)字電壓表汽車嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)篇

第11單元利用UART實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的通信

為了實(shí)現(xiàn)上位機(jī)PC和下位機(jī)MCU之間的通信，可采用UART、USB、Ethernet等多種通信方式，其中UART是最簡單的通信方式，也是學(xué)習(xí)其他通信方式的基礎(chǔ)。

單元學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)：

（1）理解UART的通用知識(shí)，包括UART硬件、UART通信的數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)通信的波特率。（2）掌握UART底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件頭文件的使用方法。（3）掌握PC和MCU的串口通信與調(diào)試方法，重點(diǎn)掌握UART應(yīng)用層程序設(shè)計(jì)方法，包括主程序設(shè)計(jì)和UART接收中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)。（4）掌握通過UART實(shí)現(xiàn)利用格式化輸出函數(shù)（printf）向PC輸出數(shù)據(jù)的方法。【單元導(dǎo)讀】任務(wù)11.1理解UART的通用知識(shí)

UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用異步收發(fā)器）可實(shí)現(xiàn)異步串行通信功能。有時(shí)還將UART稱為SCI（SerialCommunicationInterface，串行通信接口），簡稱串口。1、UART硬件

MCU的UART通信一般只需3根線：發(fā)送線TxD、接收線RxD和地線GND。

MCU可通過TTL-USB轉(zhuǎn)換器連接到PC的USB接口，在PC上安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟件，就可實(shí)現(xiàn)MCU與PC之間的串口通信。2、UART通信的數(shù)據(jù)幀格式

UART通信的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位，按位的順序（如最低位優(yōu)先）從一條傳輸線上發(fā)送出去。

（1）發(fā)送1位起始位——邏輯“0”，用于通知接收方通信同步。

（2）依次發(fā)送8位數(shù)據(jù)D0～D7（低位在前、高位在后）。

（3）發(fā)送1位奇偶校驗(yàn)位（可選），便于接收方檢測數(shù)據(jù)發(fā)送是否正確。

（4）發(fā)送1～2位停止位——邏輯“1”，用于通知接收方該幀數(shù)據(jù)已發(fā)送完成。

若發(fā)送方無數(shù)據(jù)發(fā)送，則通信線路上保持空閑狀態(tài)——邏輯“1”。若發(fā)送方發(fā)送下一個(gè)UART數(shù)據(jù)幀，則要重新發(fā)送起始位，然后發(fā)送一字節(jié)的新數(shù)據(jù)。任務(wù)11.1理解UART的通用知識(shí)3、數(shù)據(jù)通信的波特率

波特率：每秒鐘傳輸二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，單位是bit/s。波特率越高，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣染驮娇?。只有通信雙方的波特率相同時(shí)才可以正常通信。

串口通信常用的波特率：1200、1800、2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200等（bit/s）。任務(wù)11.2掌握UART底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的使用方法1、KEA128的UART模塊

KEA128芯片中共有3個(gè)UART模塊：UART0、UART1和UART2。每個(gè)UART模塊的發(fā)送數(shù)據(jù)引腳為UART_TX，接收數(shù)據(jù)引腳為UART_RX?？梢耘渲脼閁ART模塊的引腳見表11-1，具體使用的引腳，可參照uart.h頭文件中的相關(guān)宏定義。任務(wù)11.2掌握UART底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的使用方法2、KEA128的UART底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件及使用方法

UART具有初始化、發(fā)送和接收三種基本操作。其中，UART發(fā)送是主動(dòng)任務(wù)，不必采用中斷方式；而UART接收是被動(dòng)任務(wù)，為了確保及時(shí)接收到對方發(fā)送來的每幀數(shù)據(jù)，一般采用中斷方式。

UART底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件由uart.h頭文件和uart.c源文件組成，若要使用UART底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，只需將這兩個(gè)文件添加到所建工程的04_Driver（MCU底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件）文件夾中，即可實(shí)現(xiàn)對UART的操作。見工程文件：..EmbeddedSource\03-Software\KEA128\KEA128.uvprojx

其中，uart.h頭文件主要包括相關(guān)頭文件的包含、一些必要的宏定義、對外接口函數(shù)的聲明，而uart.c源文件則是對外接口函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)，初學(xué)者不必深究。

用戶只要熟悉uart.h頭文件的內(nèi)容，即可使用UART底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行編程。任務(wù)11.3掌握PC與MCU的串口通信與調(diào)試方法11.3.1UART通信的應(yīng)用層程序設(shè)計(jì)

在嵌入式軟件最小系統(tǒng)框架下，設(shè)計(jì)07_Source（應(yīng)用層軟件構(gòu)件）的文件，以實(shí)現(xiàn)：上位機(jī)PC

與

下位機(jī)MCU之間的串口通信。1）工程總頭文件includes.h：包含04、05、06文件夾中的頭文件2）主程序源文件main.c：

定義字符數(shù)組（存放待發(fā)送的字符型數(shù)據(jù)）；

初始化；使能UART接收中斷；

在主循環(huán)中，MCU通過UART使用發(fā)送函數(shù)向PC發(fā)送數(shù)據(jù)在工程文件中分析代碼并編程：..EmbeddedSource\03-Software\KEA128\KEA128.uvprojx3）中斷服務(wù)程序源文件isr.c：在UART接收中斷服務(wù)程序中，MCU使用UART接收函數(shù)

接收PC發(fā)來的數(shù)據(jù)，并向PC回送接收到的字符任務(wù)11.3掌握PC與MCU的串口通信與調(diào)試方法11.3.2UART通信的測試方法

（1）將USB-TTL轉(zhuǎn)換器TTL端的RX、TX、GND端子分別與MCU的TX、RX、GND引腳（參照uart.h中的引腳宏定義）相連接，將USB-TTL轉(zhuǎn)換器的USB端與PC的USB接口連接；

（2）打開PC串口調(diào)試軟件，打開串口，并且設(shè)置與MCU的UART相同的波特率；

（3）運(yùn)行MCU程序，通過PC串口調(diào)試窗口查看MCU發(fā)送給PC的信息；

（4）在PC串口調(diào)試窗口中寫入字符或字符串并發(fā)送給MCU，在串口調(diào)試窗口中查看是否有MCU回送到PC的信息；

（5）調(diào)試結(jié)束后，先在PC串口調(diào)試軟件中關(guān)閉串口，然后將USB-TTL轉(zhuǎn)換器從PC的USB接口斷開。任務(wù)11.3掌握PC與MCU的串口通信與調(diào)試方法11.3.3使用printf函數(shù)輸出數(shù)據(jù)1、通過UART使用printf函數(shù)的方法

使用printf函數(shù)時(shí)，需要將printf軟件構(gòu)件對應(yīng)的printf.h頭文件和printf.c源文件添加到所建工程的06_Soft（通用軟件構(gòu)件）文件夾中。在printf.h頭文件中，添加了以下兩條預(yù)處理命令：

2、通過UART使用printf函數(shù)輸出數(shù)據(jù)的應(yīng)用層程序設(shè)計(jì)【同步練習(xí)11】

通過PC串口調(diào)試窗口向MCU發(fā)送不同的字符，控制小燈的狀態(tài)。1）工程總頭文件includes.h：包含04、05、06文件夾中的頭文件2）主程序源文件main.c：

定義局部變量（存放待發(fā)送的數(shù)據(jù)）；