如何使用N76E003微控制器执行串行通信

　　UART 代表通用异步接收器/发送器，它是任何微控制器单元中有用的硬件功能。微控制器需要接收数据、处理数据并将其发送到其他设备。微控制器中有不同类型的通信协议可用，但是，UART 是 SPI 和 I2C 等其他通信协议中最常用的一种。如果有人需要串行接收或发送数据，UART 始终是最简单和常见的选择。UART的优点是它只需要两条线在设备之间传输数据。继续我们的Nuvoton 微控制器教程，在本文中，我们将学习如何使用 N76E003 微控制器执行串行通信。

　　UART通信基础

　　现在，既然我们知道了什么是 UART，那么了解 UART 的相关参数很重要。

　　两个 UART 设备以相同的频率接收和发送数据。当接收 UART 设备检测到一个起始位时，它开始以称为波特率的特定频率读取传入的位。波特率对于 UART 通信很重要，它用于测量数据传输的速度，以每秒位数 （bps） 为单位。这个波特率速度，对于发送和接收来说，必须是相同的波特率。在位时序偏离太远之前，发送和接收 UART 之间的波特率速度差异只能约为 10%。最流行的波特率速度是 4800、9600、115200 bps 等。

　　N76E003 有两个 UART—— UART0 和 UART1。在本教程中，我们将使用N76E003 微控制器单元上的 UART 外设。在不浪费太多时间的情况下，让我们评估一下这个应用程序需要什么样的硬件设置。

　　硬件要求和设置

　　该项目所需的主要组件是USB 到 UART 或 TTL 转换器模块，它将在 PC 或笔记本电脑与微控制器模块之间建立所需的接口。对于这个项目，我们将使用基于CP2102的 USB 转 UART 模块，如下所示。

　　更不用说，除了上述组件，我们还需要基于N76E003 微控制器的开发板以及Nu-Link 编程器。如果编程器不用作电源，则可能需要额外的 5V 电源单元。

　　Nuvoton N76E003 UART通信电路图

　　正如我们在下面的开发板示意图中看到的，微控制器单元的第 2 和第 3 引脚分别用作 UART0 Tx 和 Rx。在最左侧，显示了编程接口连接。

　　Nuvoton N76E003 微控制器上的 UART 引脚

　　N76E003 有 20 个引脚，其中 4 个引脚可用于 UART 通信。下图显示了红色方框 （Rx） 和蓝色方框 （Tx） 中突出显示的 UART 引脚。

　　对于 UART0，引脚 2 和 3 用于 UART 通信，对于 UART1，引脚 8 和 18 用于通信。

　　Nuvoton N76E003 微控制器中的 UART 寄存器

　　N76E003 具有两个增强型全双工 UART，具有自动地址识别和帧错误检测功能 - UART0 和 UART1。这两个 UART 使用分类为两个不同 UART 的寄存器进行控制。N76E003 中有两对 RX 和 TX 引脚可用于 UART 操作。因此，第一步是选择所需的 UART 端口进行操作。

　　在本教程中，我们将使用UART0，因此仅显示 UART0 的配置。UART1 将具有相同的配置，但寄存器将不同。

　　选择一个 UART（本例中为 UART0）后，需要将需要用于 RX 和 TX 通信的 I/O 引脚配置为输入和输出。UART0 的 RX 引脚是微控制器的引脚 3，即端口 0.7。由于这是一个串口接收引脚，需要将端口 0.7 设置为输入。另一方面，作为微控制器的第二个引脚的端口 0.6 是发送引脚或输出引脚。需要设置为准双向模式。这些可以使用 PxM1 和 PxM2 寄存器进行选择。这两个寄存器设置 I/O 模式，其中 x 代表端口号（例如，端口 P1.0 寄存器将是 P1M1 和 P1M2，对于 P3.0 它将是 P3M1 和 P3M2 等）配置可以如下图所示 -

　　N76E003 中的 UART 操作模式

　　然后，下一步是确定UART 操作的模式。两个 UART 可以在 4 种模式下运行。模式是-

　　我们可以看到，SM0 和 SM1（SCON 寄存器的第 7 位和第 6 位）选择了 UART 操作模式。模式 0 是同步操作，其他三种模式是异步操作。但是，每种串行端口模式的波特率发生器和帧位都不同。可以根据应用要求选择任何一种模式，UART1 也是如此。本教程使用 10 位运算，定时器 3 溢出率除以 32 或 16。

　　现在，是时候获取信息并为 UART0 配置SCON 寄存器（UART1 的 SCON_1）了。

　　第 6 位和第 7 位将设置 UART 模式，如前所述。位 5 用于设置多处理器通信模式以启用选项。但是，该过程取决于选择的 UART 模式。除此之外，REN 位将设置为 1 以启用接收，TI 标志将设置为 1 以使用printf功能代替自定义 UART0 发送功能。

　　下一个重要的寄存器是电源控制寄存器 （PCON）（UART1 的定时器 3 位 7 和 6）寄存器。如果您不熟悉计时器，请查看 Nuvoton N76E003 计时器教程以了解如何在 N76E003 微控制器上使用计时器。

　　SMOD 位对于选择 UART0 模式 1 中的双波特率很重要。现在，由于我们使用的是定时器 3，因此需要配置定时器 3 控制寄存器 T3CON。但是，第 7 位和第 6 位保留用于 UART1 的双倍数据速率设置。

　　和定时器 3 预分频器值-

　　第 5 位 BRCK 将定时器 3 设置为 UART1 的波特率时钟源。现在，N76E003 的数据表给出了计算所需波特率的公式以及定时器 3（16 位）高低寄存器的采样设置值。

　　16 Mhz 时钟源的样本值 -

　　因此需要使用上述公式在定时器 3 寄存器中配置波特率。对于我们的例子，它将是公式 4。之后，通过将 TR3 寄存器设置为 1 来启动定时器 3 将完成 UART0 初始化定时器 3。要接收和发送 UART0 数据，请使用以下寄存器 -

　　SBUF 寄存器自动配置为接收和发送。要从 UART 接收数据，等待RI 标志置 1 并读取 SBUF 寄存器并将数据发送到 UART0，将数据发送到 SBUF 并等待 TI 标志置 1 以确认数据传输成功。

为 UART 通信编程 Nuvoton N76E003

编码部分很简单，本教程中使用的完整代码可以在本页底部找到。代码解释如下，使用主函数中的语句将UART0初始化为9600波特率-

 

初始UART0_Timer3(9600);

 

上述函数在common.c文件中定义，它配置UART0，定时器3作为波特率源，模式1，波特率9600。函数定义如下-

 

void InitialUART0_Timer3(UINT32 u32Baudrate) //使用 timer3 作为波特率发生器
{ 
P06_Quasi_Mode; //设置UART引脚为准模式传输
P07_Input_Mode; //将UART引脚设置为接收    
SCON = 0x50的输入模式；//UART0 Mode1,REN=1,TI=1 
set_SMOD; //UART0 双倍速率使能
T3CON &= 0xF8; //T3PS2=0,T3PS1=0,T3PS0=0(Prescale=1) 
set_BRCK; //UART0 波特率时钟源 = Timer3 
#ifdef FOSC_160000 
RH3= HIBYTE(65536 - (1000000/u32Baudrate)-1); /*16 MHz */ 
RL3= LOBYTE(65536 - (1000000/u32Baudrate)-1); /*16 MHz */ 
#endif 
#ifdef FOSC_166000 
  RH3= HIBYTE(65536 - (1037500/u32Baudrate)); /*16.6 兆赫*/
  RL3 = LOBYTE(65536 - (1037500/u32Baudrate)); /*16.6 MHz */ 
#endif 
set_TR3; //触发Timer3 
set_TI; //对于 printf 函数必须设置 TI = 1 
}

 

如前所述，声明是一步一步完成的，寄存器也相应地配置。但是，在N76E003的BSP库中，有一个bug，就是代替P07_Input_Mode；有P07_Quasi_Mode。因此，UART 接收功能将不起作用。

波特率也根据波特率输入并使用数据表中给出的公式进行配置。现在，在 main 函数或while 循环中，使用了 printf 函数。要使用printf函数，TI 需要设置为 1。除此之外，在while 循环中，使用 switch case 并根据接收到的 UART 数据打印该值。

 

while(1) 
       {                  
        printf("\r\n按 1 或按 2 或按 3 或按 4"); 
        操作 = Receive_Data_From_UART0();          
        switch (oper) { 
        case '1': 
        printf("\r\n1 被按下"); 
        休息; 
        case '2': 
        printf("\r\n2 被按下"); 
        休息; 
        case '3': 
        printf("\r\n3 被按下"); 
        休息; 
        case '4': 
        printf("\r\n4 被按下"); 
        休息;                
        默认值：
        printf("\r\n按错键"); 
   }                         
        Timer0_Delay1ms(300); 
}
}

 

好吧，对于 UART0 接收Receive_Data_From_UART0();   使用功能。它也在common.c库中定义。

 

UINT8 Receive_Data_From_UART0(void) 
{ 
UINT8 c; 
而（！RI）；
c = SBUF；
RI = 0; 
返回（c）；
}

 

它将等待 RI 标志为 1 并使用变量 c 返回接收数据。

闪烁代码和输出

该代码返回 0 个警告和 0 个错误，并使用 Keil 的默认闪烁方法进行闪烁。如果您不确定如何编译和上传代码，请查看nuvoton 入门文章。以下几行确认我们的代码已成功上传。

 

重建开始：项目：printf_UART0
重建目标'GPIO'
正在编译PUTCHAR.C...
正在编译Print_UART0.C...正在
编译Delay.c...正在
编译Common.c...正在
组装STARTUP.A51...正在
链接...
程序大小：数据=54.2 xdata=0 代码=2341
从“.\Output\Printf_UART1”... 
“.\Output\Printf_UART1”创建十六进制文件 - 0 个错误，0 个警告。
构建时间已用：00:00:02
加载“G:\\n76E003\\software\\N76E003_BSP_Keil_C51_V1.0.6\\Sample_Code\\UART0_Printf\\Output\\Printf_UART1”
闪存擦除完成。
Flash 写入完成：已编程 2341 字节。
Flash 验证完成：已验证 2341 字节。
闪存加载于 15:48:08 完成

 

　　开发板通过编程器和笔记本电脑使用 USB 转 UART 模块连接到电源。要显示或发送 UART 数据，需要串行监控软件。我在这个过程中使用了tera 术语。

　　如下图所示，我能够显示从我们的 nuvoton 控制器发送的字符串，并将其显示在串行监视器软件上。还能够从串行监视器读取值。

#include "N76E003.h"
#include "SFR_Macro.h"
#include "函数定义.h"
#include "Common.h"
#include "延迟.h"
/*================================================= ============================*/
无效主要（无效）
{
字符操作；
初始UART0_Timer3(9600);
TI = 1; // 使用了 printft 函数。
printf("Hello CircuitDigest\r\n");
而（1）
{
printf("\r\n按 1 或按 2 或按 3 或按 4");
操作 = Receive_Data_From_UART0();
开关（操作）{
情况1'：
printf("\r\n1 被按下");
休息;
案例“2”：
printf("\r\n2 被按下");
休息;
案例“3”：
printf("\r\n3 被按下");
休息;
案例“4”：
printf("\r\n4 被按下");
休息;
默认：
printf("\r\n按错键");
}
Timer0_Delay1ms(300);
}
}