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綜述：USART0和USART1是串行通信接口，它們能夠分別運行于異步UART模式或者同步SPI 模式。兩個USART具有同樣的功能，可以設置在單獨的I/O 引腳。

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1、UART 模式

　　UART 模式提供異步串行接口。在UART 模式中，接口使用2 線或者含有引腳RXD、TXD、可選RTS 和CTS 的4 線。

　　UART 模式的操作具有下列特點：

● 8 位或者9 位負載數據
● 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
● 獨立收發中斷
● 獨立收發DMA 觸發
● 奇偶校驗和幀校驗出錯狀態

　　UART 模式提供全雙工傳送，接收器中的位同步不影響發送功能。傳送一個UART 字節包含1 個起始位、8個數據位、1 個作為可選項的第9 位數據或者奇偶校驗位再加上1 個或2 個停止位。注意，雖然真實的數據包含8 位或者9 位，但是，數據傳送只涉及一個字節。

　　UART操作由USART控制寄存器UxUCR和狀態寄存器UxCSR來控制。這里的x 是USART的編號，其數值為0 或者1。

　　當UxCSR.MODE 設置為1 時，就選擇了UART 模式。

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1.1、UART 發送

　　當USART 收/發數據緩沖器、寄存器UxBUF 寫入數據時，該字節發送到輸出引腳TXDx。UxBUF 寄存器是雙緩沖的。

　　當字節傳送開始時， UxCSR.ACTIVE 位變為高電平，而當字節傳送結束時為低。當傳送結束時，UxCSR.TX_BYTE 位設置為1。當USART 收/發數據緩沖寄存器就緒，準備接收新的發送數據時，就產生了一個中斷請求。該中斷在傳送開始之后立刻發生，因此，當字節正在發送時，新的字節能夠裝入數據緩沖器。

1.2、UART 接收

　　當1 寫入UxCSR.RE 位時，在UART 上數據接收就開始了。然后UART 會在輸入引腳RXDx 中尋找有效起始位，并且設置UxCSR.ACTIVE 位為1。當檢測出有效起始位時，收到的字節就傳入到接收寄存器，UxCSR.RX_BYTE 位設置為1。該操作完成時，產生接收中斷。同時UxCSR.ACTIVE 變為低電平。

　　通過寄存器UxBUF 提供收到的數據字節。當UxBUF 讀出時，UxCSR.RX_BYTE 位由硬件清0。

　　??注意：當應用程序讀UxDBUF，很重要的一點是不清除UxCSR.RX_BYTE。

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1.3、UART 硬件流控制

　　當UxUCR.FLOW 位設置為1，硬件流控制使能。然后，當接收寄存器為空而且接收使能時，RTS 輸出變低。在CTS 輸入變低之前，不會發生字節傳送。

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1.4、UART 特征格式

　　如果寄存器UxUCR 中的BIT9 和奇偶校驗位設置為1，那么奇偶校驗產生而且檢測使能。奇偶校驗計算出來，作為第9 位來傳送。在接收期間，奇偶校驗位計算出來而且與收到的第9 位進行比較。如果奇偶校驗出錯，則UxCSR.ERR 位設置為高電平。當讀取UxCSR 時，UxC-SR.ERR 位清除。

　　要傳送的停止位的數量設置為1 或者2，這取決于寄存器位UxUCR. SPB。接收器總是要核對一個停止位。如果在接收期間收到的第一個停止位不是期望的停止位電平，就通過設置寄存器位UxCSR.FE 為高電平，發出幀出錯信號。當讀取UxCSR 時，UxCSR.FE 位清除，當UxCSR.SPB 設置為1 時，接收器將核對兩個停止位。

　　注意：當檢測到第一個停止位正確時，將設置RX 中斷。如果第二個停止位不正確，設置幀誤碼時將有一個延遲。這個延遲與波特率有關（位持續時間）。

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2、SPI 模式

　　本節描述了同步通信的SPI 模式。在SPI 模式中，USART 通過3 線接口或者4 線接口與外部系統通信。接口包含引腳MOSI、MISO、SCK 和SS_N。參見GPIO節中有關如何將USART 引腳指派到I/O 引腳的描述。

　　SPI 模式包含下列特征：

? 3 線（主要）或者4 線SPI 接口
? 主和從模式
? 可配置的SCK 極性和相位
? 可配置的LSB 或MSB 傳送

當UxCSR.MODE 設置為0 時，選中SPI 模式。在SPI 模式中，USART 可以通過寫UxCSR.SLAVE 位來配置SPI 為主模式或者從模式。

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2.1、SPI 主模式操作

　　當寄存器UxBUF 寫入字節后，SPI 主模式字節傳送就開始了。USART 使用波特率發生器生成SCK 串行時鐘，而且傳送發送寄存器提供的字節到輸出引腳MOSI。與此同時，接收寄存器從輸入引腳MISO獲取收到的字節。

　　當傳送開始UxCSR.ACTIVE 位變高，而當傳送結束后， UxCSR.ACTIVE 位變低。當傳送結束時，UxCSR.TX_BYTE 位設置為1。

　　串行時鐘SCK 的極性由UxGCR.CPOL 位選擇，其相位由UxCSR.CPHA 位選擇。字節傳送的順序由UxCSR.ORDER 位選擇。

　　傳送結束時，收到的數據字節由UxBUF 提供讀取。當這個新的數據在UxDBUF USART 接收/發送數據寄存器中準備好，就產生一個接收中斷。當單元就緒接收另一個字節用來發送時，發送中斷產生。由于UxBUF 是雙緩沖，這個操作剛好在發送開始時就發生了。注意數據不應寫入UxDBUF，直到UxCSR.TX_BYTE 是1。對于DMA 傳輸這是自動處理的。

　　對于使用DMA 的背對背傳輸，如果傳輸字節不能被損壞，UxGDR.CPHA 位必須設置為0。對于需要設置UxGDR.CPHA 的系統，需要輪詢UxCSR.TX_BYTE。還要注意發送中斷和接收中斷的區別，因為前者比后者大約提前8 位周期到達。

　　如上所述的SPI 主模式操作是一個3 線接口。不選擇輸入用于使能主模式。如果外部從模式需要一個從模式選擇信號，這可以使用一個通用I/O 引腳通過軟件實現。

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2.2、SPI 從模式操作

　　SPI 從模式字節傳送由外部系統控制。輸入引腳MISO 上的數據傳送到接收寄存器，該寄存器由串行時鐘SCK 控制。SCK 為從模式輸入。與此同時，發送寄存器中的字節傳送到輸出引腳MOSI。

　　當傳送開始時UxCSR.ACTIVE 位變高，而當傳送結束后，UxCSR.ACTIVE 位變低。當傳送結束時，UxCSR.RX_BYTE 位設置為1，接收中斷產生。

　　串行時鐘SCK 的極性由UxCSR.CPOL 位選擇，其相位由UxGCR.CPHA 位選擇。字節傳送的順序由UxGCR.ORDER 位選擇。

　　傳送結束時，收到的數據字節由UxBUF 提供讀取。當SPI 從模式操作開始時，發送中斷。

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2.3、SSN 從模式選擇引腳

　　當USART 運行在SPI 模式，配置為SPI 從模式，從模式選擇（SSN）引腳使用一個4 線接口來作為SPI的輸入（邊沿控制）。SSN 的下降沿，SPI 從模式活躍，在MOSI 輸入上接收數據，在MOSI 輸出上輸出數據。SSN 的上升沿，SPI 從模式不活躍，不接收數據。還要注意SSN 上升沿之后MISO 輸出不是三態。還要注意釋放SSN（SSN 變為高電平）必須在字節接收或發送結束。如果在字節中間釋放，下一個要接收的字節將不能正確接收，因為關于之前字節的信息在SPI 系統中。USART 清除能用于刪除這個信息。在SPI 主模式中，不使用SSN 引腳。當USART 運行在SPI 主模式，外部SPI 從模式設備需要提供一個從模式選擇信號，然后一個通用I/O 引腳應在軟件方面作為從模式選擇信號功能。

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2.4、波特率的產生

　　當運行在UART 模式時，內部的波特率發生器設置UART 波特率。當運行在SPI 模式時，內部的波特率發生器設置SPI 主時鐘頻率。

　　由寄存器UxBAUD.BAUD_M[7：0]和UxGCR.BAUD_E[4：0]定義波特率。該波特率用于UART 傳送，也用于SPI 傳送的串行時鐘速率。波特率由下式給出：

　　式中：f 是系統時鐘頻率，等于16 MHz RCOSC 或者32 MHz XOSC。

　　標準波特率所需的寄存器值如表16-1 所列。該表適用于典型的32 MHz 系統時鐘。真實波特率與標準波特率之間的誤差，用百分數表示。

　　當BAUD_E 等于16 且BAUD_M 等于0 時，UART 模式的最大波特率是f/16 且f 是系統時鐘頻率。SPI 模式下的最大波特率見設備數據手冊。

　　注意：波特率必須通過UxBAUD 和寄存器UxGCR 在任何其他UART 和SPI 操作發生之前設置。這意味著使用這個信息的定時器不會更新，直到它完成它的起始條件，因此改變波特率是需要時間的。

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2.5、清除USART

　　通過設置寄存器位UxUCR.FLUSH 可以取消當前的操作。這一事件會立即停止當前操作并且清除全部數據緩沖器。應注意在TX/RX 位中間設置清除位，清除將不會發生，直到這個位結束（緩沖將被立即清除但是知道位持續時間的定時器不會被清除）。因此使用清除位應符合USART 中斷，或在USART 可以接收更新的數據或配置之前，使用當前波特率的等待時間位。

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2.6 USART 中斷

　　每個USART 都有兩個中斷：RX 完成中斷(URXx)和TX 完成中斷(UTXx)。當傳輸開始觸發TX 中斷，且數據緩沖區被卸載。

　　USART 的中斷使能位在寄存器IEN0 和寄存器IEN2 中，中斷標志位在寄存器TCON 和寄存器IRCON2 中，中斷使能和標志總結如下。

中斷使能：

● USART0 RX：IEN0.URX0IE
● USARTl RX：IEN0.URXlIE
● USART0 TX：IEN2.UTX0IE
● USARTl TX：IEN2.UTXlIE

中斷標志：

● USART0 RX：TCON.URX0IF
● USARTl RX：TCON.URXlIF
● USART0 TX：IRCON2.UTX0IF
● USARTl TX：IRCON2.UTX1IF

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2.7、USART DMA 觸發

　　有兩個DMA 觸發與每個USART 相關。DMA 觸發由事件RX 或者TX 完成激活，也就是說，該事件作為DMA 中斷請求。可以配置DMA 通道使用USART 收/發緩沖器（即UxBUF）作為它的源地址或者目標地址。

2.8、USART 寄存器

　　本節描述了USART 的寄存器。對于每個USART，有5 個如下的寄存器（x 是USART 的編號，為0 或者1）：

● UxCSR：USARTx 控制和狀態；
● UxUCR：USARTx UART 控制；
● UxGCR：USARTx 通用控制
● UxBUF：USART x 接收/發送數據緩沖
● UxBAUD：USART x 波特率控制

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3、代碼分析

3.1、發送代碼分析

1 /**************************************************************************** 2 * 文 件 名: main.c 3 * 描 述: 設置串口調試助手波特率：115200bps 8N1 4 * 會收到CC2530發過來的:Hello Zigbee 5 ****************************************************************************/ 6 #include <ioCC2530.h> 7 #include <string.h> 8 9 typedef unsigned char uchar; 10 typedef unsigned int uint; 11 #define TX_SIZE 20 12 13 #define TX_STRING "Hello Zigbee " 14 15 char TxData[TX_SIZE]; //存儲發送字符串 16 17 /**************************************************************************** 18 * 名 稱: DelayMS() 19 * 功 能: 以毫秒為單位延時 16M時約為535,32M時要調整,系統時鐘不修改默認為16M 20 * 入口參數: msec 延時參數，值越大延時越久 21 * 出口參數: 無 22 ****************************************************************************/ 23 void DelayMS(uint msec) 24 { 25 uint i,j; 26 27 for (i=0; i<msec; i++) 28 for (j=0; j<1070; j++); 29 } 30 31 /**************************************************************************** 32 * 名 稱: InitUart() 33 * 功 能: 串口初始化函數 34 * 入口參數: 無 35 * 出口參數: 無 36 ****************************************************************************/ 37 void InitUart(void) 38 { 39 PERCFG = 0x00; //外設控制寄存器 USART 0的IO位置:0為P0口位置1 40 P0SEL = 0x0c; //P0_2,P0_3用作串口（外設功能） 41 P2DIR &= ~0XC0; //P0優先作為UART0 42 43 U0CSR |= 0x80; //設置為UART方式 44 U0GCR |= 11; 45 U0BAUD |= 216; //波特率設為115200 46 UTX0IF = 0; //UART0 TX中斷標志初始置位0 47 } 48 49 /**************************************************************************** 50 * 名 稱: UartSendString() 51 * 功 能: 串口發送函數 52 * 入口參數: Data:發送緩沖區 len:發送長度 53 * 出口參數: 無 54 ****************************************************************************/ 55 void UartSendString(char *Data, int len) 56 { 57 uint i; 58 59 for(i=0; i<len; i++) 60 { 61 U0DBUF = *Data++; 62 while(UTX0IF == 0); 63 UTX0IF = 0; 64 } 65 } 66 67 /**************************************************************************** 68 * 程序入口函數 69 ****************************************************************************/ 70 void main(void) 71 { 72 CLKCONCMD &= ~0x40; //設置系統時鐘源為32MHZ晶振 73 while(CLKCONSTA & 0x40); //等待晶振穩定為32M 74 CLKCONCMD &= ~0x47; //設置系統主時鐘頻率為32MHZ 75 76 InitUart(); //調置串口相關寄存器 77 memset(TxData, 0, TX_SIZE); //數據清0 78 memcpy(TxData, TX_STRING, sizeof(TX_STRING)); //復制發送字符串到TxData 79 80 while(1) 81 { 82 UartSendString(TxData, sizeof(TX_STRING)); //串口發送數據 83 DelayMS(1000); //延時 84 } 85 }

第39~41行是串口的IO設置相關，這個要回到IO節進行了解。

首先我們先看下面外設IO映射表：發現USART0和USART1都各自對應著兩種端口映射關系：

以USART0為例，第一種映射關系是RT-P05\CT-P04\TX-P03\RX-P02；另一種映射關系是TX-P15\RX-P14\RT-P13\CT-P12。

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那么在使用過程中，一種模式對應兩種映射肯定會出現矛盾！因此代碼中第39行：

PERCFG = 0x00;

就是實現選中USART0和USART1的各自的第一種映射！（這樣我們就能找到對應的引腳了！）這里的SFR 寄存器位PERCFG.U0CFG的功能就是選擇是否使用備用位置1 或備用位置2。

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對于USART 和定時器I/O，在一個數字I/O 引腳上選擇外設I/O 功能，需要設置對應的PxSEL 位為1。因此，代碼中第40行0x0c=1100

P0SEL = 0x0c;

是設置P02、P03用在串口外設IO

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以上兩個設置導致USART0的4個串口IO和USART1的四個IO沖突了，如果同時發生USART事件就會導致問題。因此可以通過指派這些沖突外設的優先級：

P2DIR &= ~0XC0;

P2DIR.PRIP0 選擇為端口0 指派一些外設的優先順序。當設置為00 時，USART 0 優先。注意如果選擇了UART 模式，且硬件流量控制禁用，UART 1 或定時器1 將優先使用端口P0.4 和P0.5。2SEL.PRI3P1 和P2SEL.PRI0P1 選擇為端口1 指派一些外設的優先順序。當它們兩個都設置為0 時，USART0 優先。注意如果選擇了UART 模式，且硬件流量控制禁用，定時器1 或定時器3 將優先使用端口P1.2 和P1.3。這里設置的是00，因此UART0優先于UART1!

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上面這么長的分析我們才知道39~41行是設置UART1和UART0對應的引腳及他們的優先級關系！

接下來的幾行代碼主要和串口設置有關，比如波特率、奇偶校驗等...

其中第43行：

U0CSR |= 0x80;

用來設置UART0模式：UART模式，不接收數據（僅僅發送）等

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其中第44行：

U0GCR |= 11；

設置USART0：MSB first及波特率其中一個影響因素BAUD_E（和45行U0BAUD設置BAUD_M一起根據上面講的公式能夠計算波特率）

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其中第45行：

U0BAUD |= 216;

用來設置BAUD_M

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其中第46行用來初始化UART0 TX中斷標志為0：

UTX0IF = 0;

在串口發送函數中將數據寫入BUF，然后等待UART0 TX為1，表示發送出去了，然后清除中斷標志，等待下一次發送。這個類似51單片機中的串口發送，不多講！

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?今天太晚了，此外這篇文章寫的太長了！就不準備把串口收發等剖析放在這里講了~晚安，各位！

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Zigbee系列文章：

[ZigBee] 1、 ZigBee簡介

[ZigBee] 2、 ZigBee開發環境搭建

[ZigBee] 3、ZigBee基礎實驗——GPIO輸出控制實驗-控制Led亮滅

[ZigBee] 4、ZigBee基礎實驗——中斷

[ZigBee] 5、ZigBee基礎實驗——圖文與代碼詳解定時器1（16位定時器）（長文）

[ZigBee] 6、ZigBee基礎實驗——定時器3和定時器4（8 位定時器）

本文轉自beautifulzzzz博客園博客，原文鏈接：http://www.cnblogs.com/zjutlitao/p/5675169.html，如需轉載請自行聯系原作者

總結

以上是生活随笔為你收集整理的[ZigBee] 7、ZigBee之UART剖析（ONLY串口发送）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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