單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用電子教案 4.串口發(fā)送指令控制LED

課時(shí)教案課程：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)與應(yīng)用-基于CC2530的ZigBee技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用課題串口發(fā)送指令控制LED課時(shí)4教學(xué)目標(biāo)知識(shí)：1.掌握UART查詢方式接收串口數(shù)據(jù)原理。2.掌握UART中斷方式接收串口數(shù)據(jù)原理。技能：1.能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用實(shí)現(xiàn)UART接收數(shù)據(jù)通信。2.具備串口調(diào)試助手配置與應(yīng)用能力。3.具有在基礎(chǔ)任務(wù)上進(jìn)一步開(kāi)發(fā)能力。素質(zhì)：1.具備嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、認(rèn)真負(fù)責(zé)、踏實(shí)敬業(yè)的工作態(tài)度。2.具有創(chuàng)新精神及探究意識(shí)。重點(diǎn)1.UART查詢方式接收串口數(shù)據(jù)原理。2.UART中斷方式接收串口數(shù)據(jù)原理。難點(diǎn)兩種方式下接收串口數(shù)據(jù)的程序設(shè)計(jì)教法任務(wù)驅(qū)動(dòng)式理實(shí)一體化學(xué)法實(shí)訓(xùn)小組合作教具試驗(yàn)多媒體、PPT課件教學(xué)過(guò)程問(wèn)題設(shè)計(jì)及知識(shí)點(diǎn)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)（問(wèn)題與任務(wù)）串口發(fā)送指令控制LED【任務(wù)描述】使用PC端的串口調(diào)試程序,通過(guò)串口向ZigBee模塊發(fā)送指令,點(diǎn)亮LED1--LED4。發(fā)送1時(shí)，LED1亮；發(fā)送2時(shí)，LED2亮；發(fā)送3時(shí)，LED3亮；發(fā)送4時(shí)；LED4亮；發(fā)送5時(shí)，LED全部熄滅?！救蝿?wù)分析】1.知識(shí)分析實(shí)現(xiàn)通過(guò)串口發(fā)送指令控制LED燈，必須要理解UART發(fā)送及接收原理，清晰掌握UART查詢和中斷方式下如何接收串口數(shù)據(jù)。2.設(shè)備分析實(shí)訓(xùn)任務(wù)在選擇ZigBee實(shí)訓(xùn)模塊基礎(chǔ)上，還需選取USB轉(zhuǎn)串口線對(duì)ZigBee模塊與PC進(jìn)行連接，并通過(guò)串口調(diào)試助手進(jìn)行調(diào)試。3.技能分析實(shí)現(xiàn)通過(guò)串口發(fā)送指令控制LED燈，必須具備UART接收數(shù)據(jù)通信的能力，程序代碼編譯成功后，還需要具備串口助手調(diào)試配置能力，實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)對(duì)LED燈的控制【知識(shí)儲(chǔ)備】1.UART接收串口數(shù)據(jù)（1）查詢方式接收串口數(shù)據(jù)(先查后收)程序查詢方式是主機(jī)與外設(shè)間進(jìn)行信息交換的最簡(jiǎn)單方式。查詢法就是使串口一直處于等待的狀態(tài)，查看串口上是否接收到數(shù)據(jù)，通過(guò)查看TCON.URXxIF的值，若不是1，接收程序繼續(xù)查詢等待。若為1，表示串口上有數(shù)據(jù)且串口上的數(shù)據(jù)已經(jīng)接收完畢，軟件編程將TCON.URXxIF的值清零，緩沖寄存器UxDBUF中的數(shù)據(jù)賦值給程序變量，完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)接收完畢后，就開(kāi)始對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的操作。在UART配置后，通過(guò)設(shè)置UxCSR.RE的值來(lái)控制串口接收器允許接收還是禁止接收。當(dāng)1寫(xiě)入U(xiǎn)xCSR.RE位時(shí)，在UART上數(shù)據(jù)接收就開(kāi)始了。然后UART會(huì)在輸入引腳RXDx中尋找有效起始位，并且設(shè)置UxCSR.ACTIVE位為1。當(dāng)檢測(cè)出有效起始位時(shí)，收到的字節(jié)就傳入到接收寄存器，UxCSR.RX_BYTE位設(shè)置為1。該操作完成時(shí)，產(chǎn)生接收中斷。同時(shí)UxCSR.ACTIVE變?yōu)榈碗娖?。通過(guò)寄存器UxDBUF提供收到的數(shù)據(jù)字節(jié)，當(dāng)UxDBUF讀出時(shí)，UxCSR.RX_BYTE位由硬件清零。（2）中斷方式接收串口數(shù)據(jù)(等待中斷,在中斷中接收)中斷方式是運(yùn)用串口的中斷服務(wù)程序（ISR）來(lái)完成的。如果串口上有值，那么就會(huì)調(diào)用相應(yīng)的中斷向量，中斷向量則把程序指針指到相應(yīng)的ISR。對(duì)接收數(shù)據(jù)的操作在ISR中進(jìn)行，ISR完成之后，程序指針會(huì)跳回中斷前的地方，繼續(xù)進(jìn)行剛才被中斷的工作。程序初始化時(shí)，通過(guò)設(shè)置IEN0.URXxIE的值為1，使能USARTx的串口接收中斷。CC2530單片機(jī)在數(shù)據(jù)接收完畢后，中斷標(biāo)志位TCON.URXxIF被置1，就產(chǎn)生串口接收數(shù)據(jù)中斷。在中斷處理函數(shù)中，對(duì)中斷標(biāo)志位TCON.URXxIF軟件清零，緩沖寄存器UxDBUF中的數(shù)據(jù)賦值給程序變量，完成數(shù)據(jù)接收。（3）查詢方式與中斷方式的區(qū)別查詢方式：反應(yīng)速度慢，穩(wěn)定性高。中斷方式：是一種硬件機(jī)制，反應(yīng)速度快，要求電路板制作水平高，不易受干擾?！救蝿?wù)指導(dǎo)】任務(wù)1：串口通信控制LED燈（查詢方式）1.程序設(shè)計(jì)思路1）任務(wù)流程圖如圖4-2-1所示。圖4-2-1UATR查詢方式接收程序流程圖2）初始化USART0的各個(gè)寄存器，設(shè)置USART0的工作方式為UART模式，并將其波特率設(shè)置為19200。3）在主函數(shù)中設(shè)計(jì)指令控制語(yǔ)句，通過(guò)指令控制LED燈的亮滅。2.搭建開(kāi)發(fā)環(huán)境1）新建工作區(qū)，工作區(qū)名為：work5_3_1。2）新建工程，工程名為：project5_3_1。3）新建源程序文件，命名為test5_3_1.c。4）將test5_3_1.c文件添加到project5_3_1工程中。5）按鍵CTRL+S保存工作區(qū)。6）配置工程選項(xiàng)，“Project”->“Options”->“GeneralOptions”，“Device”->“TexasInstruments”->“CC2530F256”。7）配置linker,勾選Overridedefault8）配置Debugger，“Debugger”->“Setup”->“Driver”->“TexasInstruments”。3.在編輯窗口設(shè)計(jì)程序（1）準(zhǔn)備工作引入CC2530必要的頭文件“iocc2530.h”,具體代碼如下:#include<iocc2530.h>#defineLED1P1_0#defineLED2P1_1#defineLED3P1_3#defineLED4P1_4（2）初始化串口配置voidinitial_usart_rx(){PERCFG=0X00;//usart0使用備用位置1,TX-P0_3,RX-P0_2P0SEL|=0X3C;//USART0使用位置1,設(shè)置相應(yīng)引腳為片內(nèi)外設(shè)I/O口P2DIR&=~0XC0;//P0優(yōu)先作為UART模式U0CSR|=0XC0;//選擇USART通信為UART模式,允許接收U0GCR=9;U0BAUD=59;URX0IF=0;}（3）設(shè)計(jì)主函數(shù)（兩種指令控制語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)指令控制）voidmain(void){CLKCONCMD&=~0x7F;//晶振選擇為32MHZwhile(CLKCONSTA&0X40);//等待晶振穩(wěn)定CLKCONCMD&=~0X47;//設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為32MHzinitial_usart_rx();P1SEL&=~0X1B;P1DIR|=0X1B;P1=0X00;while(1){if(URX0IF==1) { URX0IF=0;switch(U0DBUF)//寄存器接收到的數(shù)據(jù){case'1':LED1=1;break;//'1'表示接收到的數(shù)據(jù)為字符,以下相同case'2':LED2=1;break;case'3':LED3=1;break;case'4':LED4=1;break;case'5':LED1=LED2=LED3=LED4=0;break;default:break;}/*串口調(diào)試助手中發(fā)送設(shè)置編碼形式為HEX時(shí)的語(yǔ)句*/switch(U0DBUF)//寄存器接收到的數(shù)據(jù){case0x01:LED1=1;break;//0X01表示接收到的數(shù)據(jù)為十六進(jìn)制,以下相同case0x02:LED2=1;break;case0x03:LED3=1;break;case0x04:LED4=1;break;case0x05:LED1=LED2=LED3=LED4=0;break;default:break;}}}}4.編譯、下載程序1）編譯無(wú)誤后，將CCDebugger與實(shí)驗(yàn)板相連，并連接到電腦。2）用USB轉(zhuǎn)串口數(shù)據(jù)線把實(shí)驗(yàn)板連接到電腦。3）下載程序，打開(kāi)串口調(diào)試助手，配置好相應(yīng)串口號(hào)及波特率,選擇發(fā)送設(shè)置,然后發(fā)送不同指令控制LED燈的亮滅狀態(tài)。任務(wù)2：串口通信控制LED燈（中斷方式）1.程序設(shè)計(jì)思路1）任務(wù)流程圖：2）初始化USART0的各個(gè)寄存器，設(shè)置USART0的工作方式為UART模式，并將其波特率設(shè)置為19200。3）設(shè)計(jì)串口接收中斷服務(wù)函數(shù),產(chǎn)生中斷時(shí)通過(guò)指令控制LED燈的亮滅。2.搭建開(kāi)發(fā)環(huán)境1）新建工作區(qū)，工作區(qū)名為：work5_3_2。2）新建工程，工程名為：project5_3_2。3）新建源程序文件，命名為test5_3_2.c。4）將test5_3_2.c文件添加到project5_3_2工程中。5）按鍵CTRL+S保存工作區(qū)。6）配置工程選項(xiàng)，“Project”->“Options”->“GeneralOptions”，“Device”->“TexasInstruments”->“CC2530F256”。7）配置linker,勾選Overridedefault8）配置Debugger，“Debugger”->“Setup”->“Driver”->“TexasInstruments”。3.在編輯窗口設(shè)計(jì)程序（1）準(zhǔn)備工作引入CC2530必要的頭文件“iocc2530.h”,具體代碼如下:#include"iocc2530.h"#defineLED1P1_0#defineLED2P1_1#defineLED3P1_3#defineLED4P1_4（2）串口初始化配置voidinitial_usart_tx(){PERCFG=0X00;//USART0使用備用位置1.TX-P0_3RX-P0_2P0SEL|=0X3C;//USART0使用位置1,設(shè)置相應(yīng)引腳為片內(nèi)外設(shè)I/O口P2DIR&=~0XC0;//P0優(yōu)先作為UART模式U0CSR|=0XC0;//UART模式，允許接收U0GCR=9;U0BAUD=59;URX0IF=0;IEN0=0X84;}（3）設(shè)計(jì)串口接收中斷服務(wù)函數(shù)#pragmavector=URX0_VECTOR__interruptvoidUART0_ISR(void){URX0IF=0;switch(U0DBUF){case'1':LED1=1;break;//接收到的數(shù)據(jù)為字符,若接收的數(shù)據(jù)為十六進(jìn)制，則為0X01case'2':LED2=1;break;case'3':LED3=1;break;case'4':LED4=1;break;case'5':LED1=LED2=LED3=LED4=0;break;default:break;}}（4）設(shè)計(jì)主函數(shù)//**************主函數(shù)*****************voidmain(void){CLKCONCMD&=0X80;while(CLKCONSTA&0x40);initial_usart_tx();P1SEL&=0xE6;P1DIR|=0X1B;P1=0X00;while(1); }3.編寫(xiě)、分析、調(diào)試程序1）編譯無(wú)誤后，將CCDebugger與ZigBee模塊相連，并連接到電腦。(具體連接方式同任務(wù)2)2）用USB轉(zhuǎn)串口數(shù)據(jù)線把ZigBee模塊連接到電腦。(具體連接方式同任務(wù)2)3）下載程序，打開(kāi)串口調(diào)試助手，配置好相應(yīng)串口號(hào)及波特率,選擇發(fā)送設(shè)置,然后發(fā)送不同指令控制LED燈的亮滅狀態(tài)。教師引導(dǎo)學(xué)生分析任務(wù)小組合作探究查詢方式及中斷方式串口接收數(shù)據(jù)的工作原理學(xué)生總結(jié)兩種方式的區(qū)別教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)查詢方式接收程序流程圖學(xué)生依據(jù)任務(wù)要求搭建開(kāi)發(fā)環(huán)境學(xué)生編寫(xiě)程序：引入頭文件，定義相關(guān)變量小組合作，依據(jù)串口初始化配置流程設(shè)計(jì)串口初始化函數(shù)教師指導(dǎo)評(píng)價(jià)做中教做中學(xué)教師引導(dǎo)學(xué)生編寫(xiě)主函數(shù)，理解程序設(shè)計(jì)思路學(xué)生動(dòng)手操作強(qiáng)化訓(xùn)練學(xué)生動(dòng)手操作，教師巡視指導(dǎo)教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)中斷方式接收程序流程圖學(xué)生依據(jù)任務(wù)要求搭建開(kāi)發(fā)環(huán)境學(xué)生編寫(xiě)程序：引入頭文件，定義相關(guān)變量小組合作，依據(jù)串口初始化配置流程設(shè)計(jì)串口初始化函數(shù)教師指導(dǎo)評(píng)價(jià)教師引導(dǎo)學(xué)生編寫(xiě)串口服務(wù)函數(shù)學(xué)生編寫(xiě)主函數(shù)做中教做中學(xué)教師引導(dǎo)學(xué)生編寫(xiě)主函數(shù)，理解程序設(shè)計(jì)思路學(xué)生動(dòng)手操作強(qiáng)化訓(xùn)練新知應(yīng)用模擬電子溫度計(jì)警報(bào)系統(tǒng)，通過(guò)串口，PC向ZigBee模塊發(fā)送溫度指令，點(diǎn)亮LED1和LED2。發(fā)送的溫度低于（包含）37度，LED1亮，LED2滅；溫度高于37度，LED1滅，LED2亮。(注:溫