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WinCE嵌入式与MSP430单片机串口通信的研究
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2017-10-27
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目前WinCE嵌入式与MSP430单片机在仪器仪表、工业控制、移动设备等有着广泛的应用。在很多复杂的应用场合比如多点温度采集、多点转速采集，一个单片机不能满足要求，需要多台单片机协同工作，此时，多台单片机通信是实现的关键。以基于WinCE嵌入式设备为核心，取代传统意义上的PC机，采用TCP／IP通信机制搭建的串口通信系统，结合嵌入式设备和网络技术的优点，将各独立系统复杂的通信协议、数据格式进行统一的转化，特别适用于远程、多机串口通信，具有重要的使用价值和应用前景。
1 硬件平台
1）WinCE嵌入式采用友善之臂mini2440开发板作为硬件平台，mini2440开发板主要的硬件资源包括：SamsungS3C2440A，主频400MHz，最高533 MHz；1个100 M以太网RJ-45接口（采用DM9000网络芯片），1个通用异步串行口（UART）；2个USB数据接口；1个LCD控制器；1个64MSDRA-M；1个SD卡接口；以及键盘接口和IDE接口等，利用上述的核心硬件资源，根据需要定制相关的内核，在EVC集成开发环境中编写应用程序。
2）MSP430F149单片机是TI公司芯片，它具有集成度高、外围设备丰富、超低功耗、1．8～3．6 V的低电压供电范围，5种可选的低功耗模式，低于6μs的唤醒时间等优点，是设计电池供电系统的极佳选择。由于具有16位RISC结构，16位寄存器和常数寄存器，MSP430达到了最大的代码效率。数字控制的振荡器提供快速从所有低功耗模式苏醒到活动模式的能力，时间少于6ms。MSP430F149带有2个16位定时器（带看门狗功能）、速度极快的8通道12位A／D转换器（ADC）（带内部参考电压、采样保持和自动扫描功能）、1个内部比较器和2个通用同步／异步发射接收器，硬件乘法器提高了单片机的性能并使单片机在编码和硬件上可兼容，所以在很多领域得到了广泛的应用。
3）PC机与WinCE嵌入式通过100 M／S以太网接口连接，WinCE嵌入式与MSP430F149通过RS232进行通信，串口通信总体框图如下图1所示。
2 WinCE嵌入式平台定制
WinCE嵌入式操作系统是一个紧凑、高效、可扩展开放的、可裁减的、32位的实时嵌入式窗口操作系统，其最大的特点是使用了分层结构技术，使系统具有更好的可扩展性和定制性，使应用程序和操作系统独立于具体硬件，以适应各种特殊的应用环境。操作系统从逻辑上可以分为硬件层、OEM层、操作系统层、应用程序层。基于嵌入式WinCE开发平台的定制主要是对操作系统层和OEM层进行定制。
微软提供了PB（Platform Builder）作为定制WinCE操作系统的集成开发环境。PB环境支持多种功能模块和硬件接口，可以根据目标设备的具体硬件配置进行WinCE的裁剪和定制，定制WinCE平台的流程如图2所示。首先，通过安装和创建设备驱动程序对网卡、串口、显示驱动、USB和电源驱动等硬件进行定制；然后，定制系统组件和服务，包括TCP／IP、FTP、MFC、Telnet等，并根据硬件配置和操作系统的应用特性修改配置文件；最后，生成操作系统映像文件，通过网口或串口将其下载到目标设备中运行。定制完成后，导出应用程序开发工具包SDK。
3 串口UART模块
1 硬件平台
1）WinCE嵌入式采用友善之臂mini2440开发板作为硬件平台，mini2440开发板主要的硬件资源包括：SamsungS3C2440A，主频400MHz，最高533 MHz；1个100 M以太网RJ-45接口（采用DM9000网络芯片），1个通用异步串行口（UART）；2个USB数据接口；1个LCD控制器；1个64MSDRA-M；1个SD卡接口；以及键盘接口和IDE接口等，利用上述的核心硬件资源，根据需要定制相关的内核，在EVC集成开发环境中编写应用程序。
2）MSP430F149单片机是TI公司芯片，它具有集成度高、外围设备丰富、超低功耗、1．8～3．6 V的低电压供电范围，5种可选的低功耗模式，低于6μs的唤醒时间等优点，是设计电池供电系统的极佳选择。由于具有16位RISC结构，16位寄存器和常数寄存器，MSP430达到了最大的代码效率。数字控制的振荡器提供快速从所有低功耗模式苏醒到活动模式的能力，时间少于6ms。MSP430F149带有2个16位定时器（带看门狗功能）、速度极快的8通道12位A／D转换器（ADC）（带内部参考电压、采样保持和自动扫描功能）、1个内部比较器和2个通用同步／异步发射接收器，硬件乘法器提高了单片机的性能并使单片机在编码和硬件上可兼容，所以在很多领域得到了广泛的应用。
3）PC机与WinCE嵌入式通过100 M／S以太网接口连接，WinCE嵌入式与MSP430F149通过RS232进行通信，串口通信总体框图如下图1所示。
2 WinCE嵌入式平台定制
WinCE嵌入式操作系统是一个紧凑、高效、可扩展开放的、可裁减的、32位的实时嵌入式窗口操作系统，其最大的特点是使用了分层结构技术，使系统具有更好的可扩展性和定制性，使应用程序和操作系统独立于具体硬件，以适应各种特殊的应用环境。操作系统从逻辑上可以分为硬件层、OEM层、操作系统层、应用程序层。基于嵌入式WinCE开发平台的定制主要是对操作系统层和OEM层进行定制。
微软提供了PB（Platform Builder）作为定制WinCE操作系统的集成开发环境。PB环境支持多种功能模块和硬件接口，可以根据目标设备的具体硬件配置进行WinCE的裁剪和定制，定制WinCE平台的流程如图2所示。首先，通过安装和创建设备驱动程序对网卡、串口、显示驱动、USB和电源驱动等硬件进行定制；然后，定制系统组件和服务，包括TCP／IP、FTP、MFC、Telnet等，并根据硬件配置和操作系统的应用特性修改配置文件；最后，生成操作系统映像文件，通过网口或串口将其下载到目标设备中运行。定制完成后，导出应用程序开发工具包SDK。
3 串口UART模块
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