大学单片机实验报告普通I_O口操作.docx

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1、实验名称 普通I/O口操作一、实验目的1掌握IAR的配置、程序代码的编写，以及编译及调试的过程； 2学会如何运用 IAR 编写并在线调试程序LED灯闪烁实验；3. 学会按键的基本原理。 二、实验内容在IAR开发环境中建设LED灯闪烁、按键轮询实验工程项目，并完成程序编写和调试。三、主要仪器和设备1.中软国际ETC-WSN物联网实验平台一套；2. 装有IAR8.10软件的PC机一台； 3. CC2530仿真器一台。 四、操作方法和实验步骤1 IAR的配置 IAR是一个强大的嵌入式开发平台，支持非常多种类的芯片。IAR中的每一个Project，都可以拥有自己的配置，具体包括Device类型、堆/栈

2、、Linker、Debugger等。1.1新建 Workspace 和 Project 首先新建文件夹 ledtest。打开IAR，选择主菜单File - New - Workspace建立新的工作区域。 选择Project - Create New Project - Empty Project，点击OK，把此工程文件保存到文件夹 ledtest 中，命名为：ledtest.ewp。 1.2配置General Options Target设置：Device：CC2530F256； Data model：Large； Calling convention：XDATA stack reetran

3、t1.3 Debugger设置 Driver：Texas Instruments2程序代码的编写 2.1新建程序文件：选择File-New-File，新建文件main.c。 2.2引入头文件：基于CC2530的程序，必须包含对ioCC2530.h的引用，此文件定义了CC2530的各类特殊功能寄存器（SFR）的地址映射。 #include /引入CC2530所对应的头文件（包含各SFR的定义） 2.3定义LED引脚 查看开发板电路图，如下所示：可知led12分别受引脚P1_0P1_1的控制，因此可以定义 led1、led2 为引脚 P1_0、P1_1。#define led1 P1_0 LED1

4、 /定义LED1为P1_0口控制#define led2 P1_1 LED2 /定义LED2为P1_1口控制2.4 main函数 接下来，开始编写main函数。 首先，在使用P1_0P1_1端口前，需对其工作方式以及输入/输出方向进行设置，其中涉及到两个SFR：P1SEL、P1DIR。P1SEL = 0x00; /设置P1为普通 I/O 口 P1DIR |= 0x03; /设置P1_0、P1_1 为输出 CC2530具有 P0_0 P0_7 , P1_0P1_7 , P2_0P2_7 共21个I/O口。它们可作为通用数字I/O，也可用于连接ADC、定时/计数器或USART等外设IO。 CC25

5、30的SFR中有三类寄存器可用于配置这些IO口： PxSEL（x为0/1/2）：P0/P1/P2口功能选择 0：通用数字IO，1：外设IO，缺省默认为0 PxDIR（x为0/1/2）：P0/P1/P2口方向 0：输入，1：输出，缺省默认为0 PxINP（x为0/1）：P0/P1口输入模式 0：上拉/下拉，1：三态，缺省默认为0 在使用IO口时需配置，若缺省，则取系统默认值。然后初始化2个LED灯，设为全灭： led1 = 1; led2 = 1; 最后，编写LED灯闪烁效果代码： led1 = 0; /led1闪烁 Delay(10);led1 = 1; Delay(10);led2 = 0;

6、 /led2闪烁 Delay(10); led2 = 1; Delay(10); 其中涉及到一个延时子函数Delay(unsigned char n)： void Delay(unsigned char n) unsigned char i; unsigned int j; for(i = 0; i n; i+) for(j = 1; j; j+); 2.5实验源码 将上述代码合并为一个整体。本实验主要用到的寄存器：3. 按键轮询将CPU处在循环的状态中，当按下按键后，会使与按键相关的I/O口的电平拉低，此时我们检测 I/O 的电压高低来控制相应的小灯亮灭。3.1程序流程图3.2代码分析(1)

7、获取按键的值 uchar KeyScan(void) if(K1 = 0) /低电平有效 Delay(100); /检测到按键 if(K1 = 0) while(!K1); /直到松开按键 return(1); if(K2 = 0) Delay(100); if(K2 = 0) while(!K2); return(2); return(0); 该函数实现了识别到底是哪个按键被按下的功能，首先检测 K1 是否等于 0，如果一旦检测到等于0，说明有相应的按键被按下，延时一段时间，又来判断（if（K1 = 0）这个判断是为了防止按键抖动。同理检测按键K2是否被按下。 (2)主函数功能 主函数实现了

8、一按键被按下后，使相应的小灯点亮，同时清除标志位。本实验主要用到的寄存器：五、实验结果2.6实验现象LED1灯先闪烁隔一会熄灭，一会儿LED2灯闪烁，隔一会也熄灭。3.3实验现象 按下K1键，LED1灯亮，按下K2键，LED2灯亮六、讨论、心得通过本实验，我们掌握了IAR的配置、程序代码的编写，以及编译及调试的过程；学会了如何运用 IAR 编写并在线调试程序LED灯闪烁实验；学会了按键的基本原理。在代码编写过程中，对于按键的接口不是很清楚，最后请教同学解决了。两个按钮分别是P0_1和P0_0。实验名称 外部中断一、实验目的1学会如何运用 IAR 编写并在线调试程序外部中断实验； 2掌握外部中断

9、原理。二、实验内容理解中断的概念、熟悉中断的基本流程和中断处理函数的书写格式。 三、主要仪器和设备1.中软国际ETC-WSN物联网实验平台一套；2. 装有IAR8.10软件的PC机一台； 3. CC2530仿真器一台。 四、操作方法和实验步骤1. 实验内容：外部中断发生，控制灯的亮灭。开发板上已把 S1 按键与 P0.1 相连，本实验想要达到的效果就是，通过按键 S1 触发 P0.1的中断，进而在中断服务子程序中控制LED1的亮/灭。2.实验流程图3. 实验涉及的主要寄存器初始化LED：设置 P1为通用I/O口，设置 P1.0 P1.1 方向为输出，然后关闭2 个 LED灯。 再来配置外部中断

10、的相关 SFR 寄存器，开启各级中断使能，涉及 3 个 SFR：EA、IEN1、PICTL（各SFR详细介绍请查阅CC2530中文手册）： EA 总中断使能； IEN1.5 P0 中断使能； PICTL.3 P0.1口中断使能； PICTL.0 设置P0.1口输入下降沿引起中断触发。 然后在主函数中使用 while(1) 等待中断即可。4. 代码分析 1）中断及 I/O 初始化 中断及I/O初始化函数入下： void Init_IO_AND_LED(void) P1DIR = 0x03; /0 为输入（默认），1 为输入 led1 = 1; led2 = 1; P0IEN |= 0x02; /

11、P01 口中断使能 PICTL |= 0x01; /P01 下降沿 EA = 1; IEN1 |= 0X20; /P0 口中断使能 P0IFG &= 0x00; /P0 口中断状态,如果有中断发生，相应位置 1 （1）设置P0_1口中断使能 P0IEN |= 0x02; CC2530单片机共有18个中断源，每一个中断都有一个相应的中断使能特殊功能寄存器，当对应位设置为1，使能中断位，当设置为 0 屏蔽相应的中断位；这里我们使用的是 P0_1,所以我们通过P0IEN |= 0x02 将p0_1置一。 （2）中断的触发方式 中断的触发方式不外乎这样两种，高低电平触发和边沿触发。这里我们通过设置 P

12、ICTL设置了P0_1为下降沿触发，也即当 P0_1引脚由高电平到低电平变化时即产生了一次中断。 （3）打开中断总开关和使能 P0_1口中断EA = 1;这个是总开关，18 个中断源对应着有 18 个独自的中断开关，只有将总开关打开，然后再打开相应的小开关，这样你想要允许的总开关才能奏效。 （4）清除中断标志位 P0IFG &= 0x00;P0IFG是中断标志位，当该位为 1 时说明已产生过一次中断，为 0 还未产生中断。所以初始化我们将它清零，要不然我们怎么知道是否来了中断了呢？以后我们要想知道是否来了中断我们就可以来查它。 2）中断服务程序 函数代码如下： #pragma vector =

13、 P0INT_VECTOR _interrupt void P0_ISR(void) if(P0IFG & 0x02) /按键中断 P0IFG = 0; led1 = !led1; P0IFG = 0; /清中断标志 (1) 中断服务程序 什么意思呢？ 简单来说中断来了，你想要干什么。 (2) CC2530中断格式 格式如下： #pragma vector = P0INT_VECTOR _interrupt void P0_ISR(void) a）P0INT_VECTOR设定 的中断向量名本实验主要用到的寄存器： 五、实验结果实验现象：按键S1可以控制LED1灯亮灭六、讨论、心得通过本实验，学

14、会了如何运用 IAR 编写并在线调试程序外部中断实验；掌握了外部中断原理。理解中断的概念、熟悉中断的基本流程和中断处理函数的书写格式。通过中断来控制按钮的操作。实验名称 定时器一、实验目的1学会使用定时器； 2运用 IAR 编写并在线调试程序定时器中断实验。二、实验内容掌握16位定时器基本使用方法。三、主要仪器和设备1.中软国际ETC-WSN物联网实验平台一套；2. 装有IAR8.10软件的PC机一台； 3. CC2530仿真器一台。 四、操作方法和实验步骤1.实验内容： CC2530 共有4个定时器，可分3类：定时器1、定时器2、定时器 3/4（3与4的用法一致）。定时器1 是一个16 位定

15、时器，具有定时器/计数器/脉宽调制功能。它有 3 个单独可编程 输入捕获/输出比较 信道，每一个信道都可以用来当做 PWM 输出或用来捕获输入信号的边沿时间（关于什么是输入捕获/输出比较，以及如何实现 PWM输出，可自行查阅 CC2530数据手册）。 定时器有一个很重要的概念：操作模式。 操作模式包含：自由运行模式（free-running）、模模式（modulo）和正计数/倒计数模式（up-down）。2. 定时器T1的使用自由运行模式的溢出值为 0xFFFF 不可变；而其他两种模式则可通过对 T1CC0 赋值，以精确控制定时器的溢出值。本实验正是利用此特性，通过特定的T1CC0，使定时器每

16、隔 1s触发一次中断，从而精确控制 LED灯的闪烁间隔为1s。在定时器的modulo模式下，精确控制LED灯的闪烁间隔为 1s，即：亮0.5s 暗 0.5s 亮0.5s 暗0.5s . 亮0.5s 暗 0.5s（即从暗转亮的时刻间隔为 1s）。亮/暗的反转通过溢出中断来实现。2.1实验流程图2.2、计数值计算LED 灯的状态为：亮0.5s 暗0.5s 亮 0.5s 暗0.5s . 亮 0.5s 暗 0.5s，而且需用溢出中断实现，因此要求定时器的溢出周期为 0.5s。为此，需要计算出相应的溢出值（暂设为 N）。 系统时钟频率选为 32MHz，提供给定时器的时钟频率默认为 16MHz（两者都由特

17、殊功能寄存器 CLKCON 来配置，具体可查阅 CC2530数据手册）。 对于定时器1，设置其时钟分频为 128分频。 综上所述，可列式如下： 求出N=62500，其十六进制为 0xF424，即需要设置 T1CC0H=0xF4， T1CC0L=0x24 即可 。2.3代码分析本实验用到的主要寄存器：3定时器T4中断定时器3和定时器4都是8位的定时器，每个定时器都与两个独立的输入捕获、输出比较的定时器通道，每通道都有一个独立 I/O接口。在定时器的Up/down模式下，精确控制LED灯的闪烁间隔为 1s，即：亮 0.5s 暗 0.5s 亮0.5s 暗0.5s . 亮0.5s 暗 0.5s（即从暗

18、转亮的时刻间隔为 1s）。亮/暗的反转通过溢出中断来实现。3.1程序流程图3.2 代码分析(1) T4和LED的初始化函数 void Init_T4_AND_LED(void) 该函数实现了对各个功能函数的调用，并向有参函数提供实参的值。 (2) 初始化T4 #define TIMER34_INIT(timer) /*T4CTL:定时器控制 ；0x06 set CLR,MODE*/ do T#timer#CTL = 0x06; /*T4CCTL0:定时器4 通道0 捕获比较控制；*/ T#timer#CCTL0 = 0x00; /*T4CC0:定时器 4通道零捕获比较值设定；*/ T#time

19、r#CC0 = 0x00; /*T4CC0:定时器 4通道零捕获比较值设定；*/ T#timer#CCTL1 = 0x00; /*T4CCTL1:定时器4 通道1 比较捕获控制*/ T#timer#CC1 = 0x00; /*TTCC1：定时器4 通道0 捕获比较值设定*/ while (0) 这个宏就是对定时器的初始化，大家看，这里这么多的#，看起来有点不明白，其实说白了它就只是简单的连接符而已；比如说：T#timer#CTL = 0x06; 这个程序中我们用实参传进来的timer = 4，所以这句话的意思就是 T4CTL = 0x06. (3)启动定时器4 #define TIMER34_

20、START(timer,val) (T#timer#CTL = (val) ? T#timer#CTL | 0X10 : T#timer#CTL&0X10) 通过检测T4CTL的值是否等于val的来决定是否启动定时器4. (4)设置系统时钟 #define TIMER34_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

21、#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) 通过传进来的val，我们在这里选择的是128分频。 (5)定时器4 模式的设定 #define TIMER34_SET_MODE(timer,val) do T#timer#CTL &= 0X03; (val=1)?(T#timer#CTL|=0X01): /*DOWN */ (val=2)?(T#tim

22、er#CTL|=0X02): /*Modulo */ (val=3)?(T#timer#CTL|=0X03): /*UP / DOWN */ (T#timer#CTL|=0X00); /*free runing */ while(0) 通过传进来的参数，这里我们设定 T4为自动重装模式即 free running。五、实验结果实验现象：编译程序并在线调试，开发板上的LED1如期闪烁起来，闪烁间隔大概在1s。六、讨论、心得本节主要学习了定时器1的计数轮询的方法，实现了精确控制LED灯闪烁间隔为1s。通过定时器操作就可以获得较为精确的计数值。实验名称 串口收发数据一、实验目的 1学会如何运用 IA

23、R 编写并在线调试串口通信实验，实现开发板与PC机的通信； 2.掌握串口通信的基本原理。二、实验内容掌握UART工作模式、波特率的设置等操作、建立基本的串口通信平台。三、主要仪器和设备1.中软国际ETC-WSN物联网实验平台一套；2. 装有IAR8.10软件的PC机一台； 3. CC2530仿真器一台。 四、操作方法和实验步骤1. 实验内容： CC2530包括2个串行通信接口 USART0 与 USART1，每个串口包括两个模式：UART（异步）模式、SPI（同步）模式）。2. 串口通信2.1程序流程图2.2实验分析首先配置USART0所对应的I/O口：通过对 PECFRG.0 清零来设置UA

24、RT0为可选位置1，即RXD对应P0.2，TXD 对应P0.3。然后配置P0.2和 P0.3为外部设备I/O。然后选择 UART 模式，并使能接收器。接着配置 USART0 的参数：波特率 57600，无奇偶校验、停止位为1。2.3 代码分析 (1) 初始化串口 void initUARTtest(void) CLKCONCMD &= 0x40; /晶振 while(!(SLEEPSTA & 0x40); /等待晶振稳定 CLKCONCMD &= 0x47; /TICHSPD128 分频，CLKSPD不分频 PERCFG = 0x00; /位置1 P0 口 P0SEL = 0x3c; /P0

25、用作串口 P2DIR &= 0XC0; /P0优先作为串口0 U0CSR |= 0x80; /UART 方式 U0GCR |= 10; /baud_e U0BAUD |= 216; /波特率设为57600 UTX0IF = 0; 前面四句话，设置系统的时钟，以及等待时钟稳定；接下来3句话将P0口初始化为串口；然后设置总线模式为 UART方式，然后设置波特率为57600；最后清中断标志位。 (2)发送字符串函数 void UartTX_Send_String(char *Data,int len) int j; for(j=0;jlen;j+) U0DBUF = *Data+; while(UT

26、X0IF = 0); UTX0IF = 0; 通过向 U0DBUF 寄存器写入数据，然后硬件自动将其发送出去；所以我们可以将我们的数据写入U0DBUF中，这样就可以发出我们的数据了。2.4实验现象通过串口来控制Led灯3.1 实验分析 (1)设置号相应的寄存器。 (2)然后选择UART模式，并使能接收器。接着配置 USART0的参数：波特率 57600，无奇偶校验、停止位为1。 (3)相应的控制命令 10# 关RED LED 11# 开RED LED 20# 关GREEN LED 21# 开GREEN LED3.2程序流程图3.3代码分析 (1)UART 初始化函数 void initUART

27、test(void) CLKCONCMD &= 0x40; /晶振 while(!(SLEEPSTA & 0x40); /等待晶振稳定 CLKCONCMD &= 0x47; /TICHSPD128分频，CLKSPD不分频 SLEEPCMD |= 0x04; /关闭不用的RC振荡器 PERCFG = 0x00; /位置 1 P0 口 P0SEL = 0x3c; /P0 用作串口 U0CSR |= 0x80; /UART 方式 U0GCR |= 10; /baud_e U0BAUD |= 216; /波特率设为57600 UTX0IF = 1; U0CSR |= 0X40; /允许接收 IEN0

28、|= 0x84; /开总中断，接收中断 初始化部分请参看串口通信，在这里我们允许中断并同时开总中断和接收中断。3.4 实验现象五、实验结果首先完成硬件连线，打开串口调试工具，注意由于我们在程序中设置的波特率为57600，所以我们要在串口调试工具中将波特率设为57600；配置参数如下图：点击“打开串口”，然后启动IAR调试，让程序跑起来，你会发现串口调试工具上的接收框中出现了预期的字符串：这样就实现了我们将数据通过串口发送到PC上了。六、讨论、心得本篇介绍了CC2530开发板与上位机的通信，通过串口将数据发送给PC，当然我们也可以通过上位机想CC2530开发板发送信息，从而实现相关的控制功能，这个功能我们将在接下来的章节里叙述。