太原理工大學(xué)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)名稱普通I/O口操作一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握IAR的配置、程序代碼的編寫(xiě)，以及編譯及調(diào)試的過(guò)程；2．學(xué)會(huì)如何運(yùn)用IAR編寫(xiě)并在線調(diào)試程序LED燈閃爍實(shí)驗(yàn)；3.學(xué)會(huì)按鍵的基本原理。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在IAR開(kāi)發(fā)環(huán)境中建設(shè)LED燈閃爍、按鍵輪詢實(shí)驗(yàn)工程項(xiàng)目，并完成程序編寫(xiě)和調(diào)試。三、主要儀器和設(shè)備1.中軟國(guó)際ETC-WSN物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一套；2.裝有IAR8.10軟件的PC機(jī)一臺(tái)；3.CC2530仿真器一臺(tái)。四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟1IAR的配置IAR是一個(gè)強(qiáng)大的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)，支持非常多種類(lèi)的芯片。IAR中的每一個(gè)Project，都可以擁有自己的配置，具體包括Device類(lèi)型、堆/棧、Linker、Debugger等。1.1新建Workspace和Project首先新建文件夾ledtest。打開(kāi)IAR，選擇主菜單File->New->Workspace建立新的工作區(qū)域。選擇Project->CreateNewProject->EmptyProject，點(diǎn)擊OK，把此工程文件保存到文件夾ledtest中，命名為：ledtest.ewp。1.2配置GeneralOptionsTarget設(shè)置：Device：CC2530F256；Datamodel：Large；Callingconvention：XDATAstackreetrant1.3Debugger設(shè)置Driver：TexasInstruments2程序代碼的編寫(xiě)2.1新建程序文件：選擇File->New->File，新建文件main.c。2.2引入頭文件：基于CC2530的程序，必須包含對(duì)ioCC2530.h的引用，此文件定義了CC2530的各類(lèi)特殊功能寄存器（SFR）的地址映射。#include<ioCC2530.h>//引入CC2530所對(duì)應(yīng)的頭文件（包含各SFR的定義）2.3定義LED引腳查看開(kāi)發(fā)板電路圖，如下所示：可知led1~2分別受引腳P1_0~P1_1的控制，因此可以定義led1、led2為引腳P1_0、P1_1。#defineled1P1_0LED1//定義LED1為P1_0口控制#defineled2P1_1LED2//定義LED2為P1_1口控制2.4main函數(shù)接下來(lái)，開(kāi)始編寫(xiě)main函數(shù)。首先，在使用P1_0~P1_1端口前，需對(duì)其工作方式以及輸入/輸出方向進(jìn)行設(shè)置，其中涉及到兩個(gè)SFR：P1SEL、P1DIR。P1SEL=0x00;//設(shè)置P1為普通I/O口P1DIR|=0x03;//設(shè)置P1_0、P1_1為輸出CC2530具有P0_0~P0_7,P1_0~P1_7,P2_0~P2_7共21個(gè)I/O口。它們可作為通用數(shù)字I/O，也可用于連接ADC、定時(shí)/計(jì)數(shù)器或USART等外設(shè)IO。CC2530的SFR中有三類(lèi)寄存器可用于配置這些IO口：①PxSEL（x為0/1/2）：P0/P1/P2口功能選擇0：通用數(shù)字IO，1：外設(shè)IO，缺省默認(rèn)為0②PxDIR（x為0/1/2）：P0/P1/P2口方向0：輸入，1：輸出，缺省默認(rèn)為0③PxINP（x為0/1）：P0/P1口輸入模式0：上拉/下拉，1：三態(tài)，缺省默認(rèn)為0在使用IO口時(shí)需配置，若缺省，則取系統(tǒng)默認(rèn)值。然后初始化2個(gè)LED燈，設(shè)為全滅：led1=1;led2=1;最后，編寫(xiě)LED燈閃爍效果代碼：led1=0;//led1閃爍Delay(10);led1=1;Delay(10);led2=0;//led2閃爍Delay(10);led2=1;Delay(10);其中涉及到一個(gè)延時(shí)子函數(shù)Delay(unsignedcharn)：voidDelay(unsignedcharn){unsignedchari;unsignedintj;for(i=0;i<n;i++)for(j=1;j;j++);}2.5實(shí)驗(yàn)源碼將上述代碼合并為一個(gè)整體。本實(shí)驗(yàn)主要用到的寄存器：3.按鍵輪詢將CPU處在循環(huán)的狀態(tài)中，當(dāng)按下按鍵后，會(huì)使與按鍵相關(guān)的I/O口的電平拉低，此時(shí)我們檢測(cè)I/O的電壓高低來(lái)控制相應(yīng)的小燈亮滅。3.1程序流程圖3.2代碼分析(1)獲取按鍵的值3.2代碼分析(1)獲取按鍵的值ucharKeyScan(void){if(K1==0)//低電平有效{Delay(100);//檢測(cè)到按鍵if(K1==0){while(!K1);//直到松開(kāi)按鍵return(1);}}if(K2==0){Delay(100);if(K2==0){while(!K2);return(2);}}return(0);}該函數(shù)實(shí)現(xiàn)了識(shí)別到底是哪個(gè)按鍵被按下的功能，首先檢測(cè)K1是否等于0，如果一旦檢測(cè)到等于0，說(shuō)明有相應(yīng)的按鍵被按下，延時(shí)一段時(shí)間，又來(lái)判斷（if（K1==0））這個(gè)判斷是為了防止按鍵抖動(dòng)。同理檢測(cè)按鍵K2是否被按下。(2)主函數(shù)功能主函數(shù)實(shí)現(xiàn)了一按鍵被按下后，使相應(yīng)的小燈點(diǎn)亮，同時(shí)清除標(biāo)志位。本實(shí)驗(yàn)主要用到的寄存器：五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果2.6實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象LED1燈先閃爍隔一會(huì)熄滅，一會(huì)兒LED2燈閃爍，隔一會(huì)也熄滅。3.3實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象按下K1鍵，LED1燈亮，按下K2鍵，LED2燈亮六、討論、心得通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，我們掌握了IAR的配置、程序代碼的編寫(xiě)，以及編譯及調(diào)試的過(guò)程；學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用IAR編寫(xiě)并在線調(diào)試程序LED燈閃爍實(shí)驗(yàn)；學(xué)會(huì)了按鍵的基本原理。在代碼編寫(xiě)過(guò)程中，對(duì)于按鍵的接口不是很清楚，最后請(qǐng)教同學(xué)解決了。兩個(gè)按鈕分別是P0_1和P0_0。實(shí)驗(yàn)名稱外部中斷一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)如何運(yùn)用IAR編寫(xiě)并在線調(diào)試程序外部中斷實(shí)驗(yàn)；2．掌握外部中斷原理。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容理解中斷的概念、熟悉中斷的基本流程和中斷處理函數(shù)的書(shū)寫(xiě)格式。三、主要儀器和設(shè)備1.中軟國(guó)際ETC-WSN物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一套；2.裝有IAR8.10軟件的PC機(jī)一臺(tái)；3.CC2530仿真器一臺(tái)。四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：外部中斷發(fā)生，控制燈的亮滅。開(kāi)發(fā)板上已把S1按鍵與P0.1相連，本實(shí)驗(yàn)想要達(dá)到的效果就是，通過(guò)按鍵S1觸發(fā)P0.1的中斷，進(jìn)而在中斷服務(wù)子程序中控制LED1的亮/滅。2.實(shí)驗(yàn)流程圖3.實(shí)驗(yàn)涉及的主要寄存器初始化LED：設(shè)置P1為通用I/O口，設(shè)置P1.0~P1.1方向?yàn)檩敵?，然后關(guān)閉2個(gè)LED燈。再來(lái)配置外部中斷的相關(guān)SFR寄存器，開(kāi)啟各級(jí)中斷使能，涉及3個(gè)SFR：EA、IEN1、PICTL（各SFR詳細(xì)介紹請(qǐng)查閱《CC2530中文手冊(cè)》）：EA——總中斷使能；IEN1.5——P0中斷使能；PICTL.3——P0.1口中斷使能；PICTL.0——設(shè)置P0.1口輸入下降沿引起中斷觸發(fā)。然后在主函數(shù)中使用while(1)等待中斷即可。4.代碼分析1）中斷及I/O初始化中斷及I/O初始化函數(shù)入下：voidInit_IO_AND_LED(void){P1DIR=0x03;//0為輸入（默認(rèn)），1為輸入led1=1;led2=1;P0IEN|=0x02;//P01口中斷使能PICTL|=0x01;//P01下降沿EA=1;IEN1|=0X20;//P0口中斷使能P0IFG&=0x00;//P0口中斷狀態(tài),如果有中斷發(fā)生，相應(yīng)位置1}（1）設(shè)置P0_1口中斷使能P0IEN|=0x02;CC2530單片機(jī)共有18個(gè)中斷源，每一個(gè)中斷都有一個(gè)相應(yīng)的中斷使能特殊功能寄存器，當(dāng)對(duì)應(yīng)位設(shè)置為1，使能中斷位，當(dāng)設(shè)置為0屏蔽相應(yīng)的中斷位；這里我們使用的是P0_1,所以我們通過(guò)P0IEN|=0x02將p0_1置一。（2）中斷的觸發(fā)方式中斷的觸發(fā)方式不外乎這樣兩種，高低電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)。這里我們通過(guò)設(shè)置PICTL設(shè)置了P0_1為下降沿觸發(fā)，也即當(dāng)P0_1引腳由高電平到低電平變化時(shí)即產(chǎn)生了一次中斷。（3）打開(kāi)中斷總開(kāi)關(guān)和使能P0_1口中斷EA=1;這個(gè)是總開(kāi)關(guān)，18個(gè)中斷源對(duì)應(yīng)著有18個(gè)獨(dú)自的中斷開(kāi)關(guān)，只有將總開(kāi)關(guān)打開(kāi)，然后再打開(kāi)相應(yīng)的小開(kāi)關(guān)，這樣你想要允許的總開(kāi)關(guān)才能奏效。（4）清除中斷標(biāo)志位P0IFG&=0x00;P0IFG是中斷標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時(shí)說(shuō)明已產(chǎn)生過(guò)一次中斷，為0還未產(chǎn)生中斷。所以初始化我們將它清零，要不然我們?cè)趺粗朗欠駚?lái)了中斷了呢？以后我們要想知道是否來(lái)了中斷我們就可以來(lái)查它。2）中斷服務(wù)程序函數(shù)代碼如下：#pragmavector=P0INT_VECTOR__interruptvoidP0_ISR(void){if(P0IFG&0x02)//按鍵中斷{P0IFG=0;led1=!led1;}P0IFG=0;//清中斷標(biāo)志}(1)中斷服務(wù)程序什么意思呢？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)中斷來(lái)了，你想要干什么。(2)CC2530中斷格式格式如下：#pragmavector=P0INT_VECTOR__interruptvoidP0_ISR(void)a）P0INT_VECTOR——設(shè)定的中斷向量名本實(shí)驗(yàn)主要用到的寄存器：五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：按鍵S1可以控制LED1燈亮滅六、討論、心得通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用IAR編寫(xiě)并在線調(diào)試程序外部中斷實(shí)驗(yàn)；掌握了外部中斷原理。理解中斷的概念、熟悉中斷的基本流程和中斷處理函數(shù)的書(shū)寫(xiě)格式。通過(guò)中斷來(lái)控制按鈕的操作。實(shí)驗(yàn)名稱定時(shí)器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)使用定時(shí)器；2．運(yùn)用IAR編寫(xiě)并在線調(diào)試程序定時(shí)器中斷實(shí)驗(yàn)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容掌握16位定時(shí)器基本使用方法。三、主要儀器和設(shè)備1.中軟國(guó)際ETC-WSN物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一套；2.裝有IAR8.10軟件的PC機(jī)一臺(tái)；3.CC2530仿真器一臺(tái)。四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：CC2530共有4個(gè)定時(shí)器，可分3類(lèi)：定時(shí)器1、定時(shí)器2、定時(shí)器3/4（3與4的用法一致）。定時(shí)器1是一個(gè)16位定時(shí)器，具有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器/脈寬調(diào)制功能。它有3個(gè)單獨(dú)可編程輸入捕獲/輸出比較信道，每一個(gè)信道都可以用來(lái)當(dāng)做PWM輸出或用來(lái)捕獲輸入信號(hào)的邊沿時(shí)間（關(guān)于什么是輸入捕獲/輸出比較，以及如何實(shí)現(xiàn)PWM輸出，可自行查閱CC2530數(shù)據(jù)手冊(cè)）。定時(shí)器有一個(gè)很重要的概念：操作模式。操作模式包含：自由運(yùn)行模式（free-running）、模模式（modulo）和正計(jì)數(shù)/倒計(jì)數(shù)模式（up-down）。2.定時(shí)器T1的使用自由運(yùn)行模式的溢出值為0xFFFF不可變；而其他兩種模式則可通過(guò)對(duì)T1CC0賦值，以精確控制定時(shí)器的溢出值。本實(shí)驗(yàn)正是利用此特性，通過(guò)特定的T1CC0，使定時(shí)器每隔1s觸發(fā)一次中斷，從而精確控制LED燈的閃爍間隔為1s。在定時(shí)器的modulo模式下，精確控制LED燈的閃爍間隔為1s，即：亮0.5s→暗0.5s→亮0.5s→暗0.5s......→亮0.5s→暗0.5s（即從暗轉(zhuǎn)亮的時(shí)刻間隔為1s）。亮/暗的反轉(zhuǎn)通過(guò)溢出中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.1實(shí)驗(yàn)流程圖2.2、計(jì)數(shù)值計(jì)算LED燈的狀態(tài)為：亮0.5s→暗0.5s→亮0.5s→暗0.5s......→亮0.5s→暗0.5s，而且需用溢出中斷實(shí)現(xiàn)，因此要求定時(shí)器的溢出周期為0.5s。為此，需要計(jì)算出相應(yīng)的溢出值（暫設(shè)為N）。系統(tǒng)時(shí)鐘頻率選為32MHz，提供給定時(shí)器的時(shí)鐘頻率默認(rèn)為16MHz（兩者都由特殊功能寄存器CLKCON來(lái)配置，具體可查閱CC2530數(shù)據(jù)手冊(cè)）。對(duì)于定時(shí)器1，設(shè)置其時(shí)鐘分頻為128分頻。綜上所述，可列式如下：求出N=62500，其十六進(jìn)制為0xF424，即需要設(shè)置T1CC0H=0xF4，T1CC0L=0x24即可。2.3代碼分析本實(shí)驗(yàn)用到的主要寄存器：3定時(shí)器T4中斷定時(shí)器3和定時(shí)器4都是8位的定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器都與兩個(gè)獨(dú)立的輸入捕獲、輸出比較的定時(shí)器通道，每通道都有一個(gè)獨(dú)立I/O接口。在定時(shí)器的Up/down模式下，精確控制LED燈的閃爍間隔為1s，即：亮0.5s→暗0.5s→亮0.5s→暗0.5s......→亮0.5s→暗0.5s（即從暗轉(zhuǎn)亮的時(shí)刻間隔為1s）。亮/暗的反轉(zhuǎn)通過(guò)溢出中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.1程序流程圖3.2代碼分析(1)T4和LED的初始化函數(shù)voidInit_T4_AND_LED(void)該函數(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)功能函數(shù)的調(diào)用，并向有參函數(shù)提供實(shí)參的值。(2)初始化T4#defineTIMER34_INIT(timer)/*T4CTL:定時(shí)器控制；0x06setCLR,MODE*/do{T##timer##CTL=0x06;/*T4CCTL0:定時(shí)器4通道0捕獲比較控制；*/T##timer##CCTL0=0x00;/*T4CC0:定時(shí)器4通道零捕獲比較值設(shè)定；*/T##timer##CC0=0x00;/*T4CC0:定時(shí)器4通道零捕獲比較值設(shè)定；*/T##timer##CCTL1=0x00;/*T4CCTL1:定時(shí)器4通道1比較捕獲控制*/T##timer##CC1=0x00;/*TTCC1：定時(shí)器4通道0捕獲比較值設(shè)定*/\}while(0)這個(gè)宏就是對(duì)定時(shí)器的初始化，大家看，這里這么多的##，看起來(lái)有點(diǎn)不明白，其實(shí)說(shuō)白了它就只是簡(jiǎn)單的連接符而已；比如說(shuō)：T##timer##CTL=0x06;這個(gè)程序中我們用實(shí)參傳進(jìn)來(lái)的timer=4，所以這句話的意思就是T4CTL=0x06.(3)啟動(dòng)定時(shí)器4#defineTIMER34_START(timer,val)(T##timer##CTL=(val)?T##timer##CTL|0X10:T##timer##CTL&~0X10)通過(guò)檢測(cè)T4CTL的值是否等于val的來(lái)決定是否啟動(dòng)定時(shí)器4.(4)設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘#defineTIMER34_SET_CLOCK_DIVIDE(timer,val)do{T##timer##CTL&=~0XE0;(val==2)?(T##timer##CTL|=0X20):(val==4)?(T##timer##CTL|=0x40):(val==8)?(T##timer##CTL|=0X60):(val==16)?(T##timer##CTL|=0x80):(val==32)?(T##timer##CTL|=0xa0):(val==64)?(T##timer##CTL|=0xc0):(val==128)?(T##timer##CTL|=0XE0):(T##timer##CTL|=0X00);/*1*/}while(0)通過(guò)傳進(jìn)來(lái)的val，我們?cè)谶@里選擇的是128分頻。(5)定時(shí)器4模式的設(shè)定#defineTIMER34_SET_MODE(timer,val)do{T##timer##CTL&=~0X03;(val==1)?(T##timer##CTL|=0X01):/*DOWN*/(val==2)?(T##timer##CTL|=0X02):/*Modulo*/(val==3)?(T##timer##CTL|=0X03):/*UP/DOWN*/(T##timer##CTL|=0X00);/*freeruning*/}while(0)通過(guò)傳進(jìn)來(lái)的參數(shù)，這里我們?cè)O(shè)定T4為自動(dòng)重裝模式即freerunning。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：編譯程序并在線調(diào)試，開(kāi)發(fā)板上的LED1如期閃爍起來(lái)，閃爍間隔大概在1s。六、討論、心得本節(jié)主要學(xué)習(xí)了定時(shí)器1的計(jì)數(shù)輪詢的方法，實(shí)現(xiàn)了精確控制LED燈閃爍間隔為1s。通過(guò)定時(shí)器操作就可以獲得較為精確的計(jì)數(shù)值。實(shí)驗(yàn)名稱串口收發(fā)數(shù)據(jù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)如何運(yùn)用IAR編寫(xiě)并在線調(diào)試串口通信實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)板與PC機(jī)的通信；2．.掌握串口通信的基本原理。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容掌握UART工作模式、波特率的設(shè)置等操作、建立基本的串口通信平臺(tái)。三、主要儀器和設(shè)備1.中軟國(guó)際ETC-WSN物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一套；2.裝有IAR8.10軟件的PC機(jī)一臺(tái)；3.CC2530仿真器一臺(tái)。四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：CC2530包括2個(gè)串行通信接口USART0與USART1，每個(gè)串口包括兩個(gè)模式：UART（異步）模式、SPI（同步）模式）。串口通信2.1程序流程圖2.2實(shí)驗(yàn)分析首先配置USART0所對(duì)應(yīng)的I/O口：通過(guò)對(duì)PECFRG.0清零來(lái)設(shè)置UART0為可選位置1，即RXD對(duì)應(yīng)P0.2，TXD對(duì)應(yīng)P0.3。然后配置P0.2和P0.3為外部設(shè)備I/O。然后選擇UART模式，并使能接收器。接著配置USART0的參數(shù)：波特率57600，無(wú)奇偶校驗(yàn)、停止位為1。2.3代碼分析(1)初始化串口voidinitUARTtest(void){CLKCONCMD&=~0x40;//晶振while(!(SLEEPSTA&0x40));//等待晶振穩(wěn)定CLKCONCMD&=~0x47;//TICHSPD128分頻，CLKSPD不分頻PERCFG=0x00;//位置1P0口P0SEL=0x3c;//P0用作串口P2DIR&=~0XC0;//P0優(yōu)先作為串口0U0CSR|=0x80;//UART方式U0GCR|=10;//baud_eU0BAUD|=216;//波特率設(shè)為57600UTX0IF=0;}前面四句話，設(shè)置系統(tǒng)的時(shí)鐘，以及等待時(shí)鐘穩(wěn)定；接下來(lái)3句話將—P0口初始化為串口；然后設(shè)置總線模式為UART方式，然后設(shè)置波特率為57600；最后清中斷標(biāo)志位。(2)發(fā)送字符串函數(shù)voidUartTX_Send_String(char*Data,intlen){intj;for(j=0;j<len;j++){U0DBUF=*Data++;while(UTX0IF==0);UTX0IF=0;}}通過(guò)向U0DBUF寄存器寫(xiě)入數(shù)據(jù)，然后硬件自動(dòng)將其發(fā)送出去；所以我們可以將我們的數(shù)據(jù)寫(xiě)入U(xiǎn)0DBUF中，這樣就可以發(fā)出我們的數(shù)據(jù)了。2.4實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通過(guò)串