基于PSoC的車(chē)用單片機(jī)試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

　　1.3 UART通信和相應(yīng)數(shù)據(jù)的顯示

　　通過(guò)UART (Universal Asynchronous Receiver／Transmitter)可實(shí)現(xiàn)串行通信中的異步數(shù)據(jù)傳輸，它是一個(gè)全雙工異步收發(fā)器，采用RS232通信協(xié)議，可通過(guò)兩根電纜同時(shí)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。PSoC中的UART用戶(hù)模塊是PSoC數(shù)字模塊，該模塊接收和發(fā)送的字符為一個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括4部分：起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位、停止位。另外，UART數(shù)據(jù)模塊也支持可編程時(shí)鐘、發(fā)送和接收中斷以及輪詢(xún)操作。UART數(shù)字模塊也可提供應(yīng)用程序接口(API)程序，以給編程帶來(lái)方便。它可由一個(gè)串行接收器和一個(gè)串行發(fā)送器組成，分別為RX UART和TX UART。

　　(1)通用異步接收器RX-UART

　　異步接收器需要有關(guān)通信類(lèi)型的數(shù)字PSoC模塊，它有自己的RX緩沖區(qū)寄存器、RX移位寄存器以及RX控制寄存器?？梢允褂肬ART用戶(hù)模塊固件中的API程序來(lái)對(duì)RX控制寄存器進(jìn)行初始化和配置。本裝置的RX初始化包括UART無(wú)奇偶校驗(yàn)、滿(mǎn)足RX寄存器條件的中斷使能。

　　當(dāng)檢測(cè)到RX輸入起始位到來(lái)時(shí)，RX模塊中的除8時(shí)鐘開(kāi)始啟動(dòng)，然后開(kāi)始對(duì)輸人的數(shù)據(jù)位進(jìn)行異步接收。而在下一個(gè)8位時(shí)鐘的上升沿到來(lái)時(shí)，輸入的數(shù)據(jù)將被接收并送到RX移位寄存器中。當(dāng)在下一個(gè)時(shí)鐘的上升沿接收到停止位以后，RX控制寄存器中的RX寄存器滿(mǎn)的這一位被置位，同時(shí)接受中斷使能，并在中斷中記錄異步通信所接收到的值，然后在LCD中顯示。

　　(2)通用異步發(fā)送器TX-UART

　　異步發(fā)送器也需要一個(gè)通信類(lèi)型的數(shù)字PSoC模塊。它有自己的TX緩沖區(qū)寄存器、TX移位寄存器以及TX控制寄存器?？梢允褂肬ART用戶(hù)模塊固件API程序來(lái)對(duì)TX控制寄存器進(jìn)行初始化和配置。本裝置的TX初始化包括UART無(wú)奇偶校驗(yàn)、RX寄存器不產(chǎn)生中斷(輪詢(xún)操作發(fā)送數(shù)據(jù))。

　　當(dāng)TX控制寄存器的使能位被置位時(shí)，TX模塊中的除8時(shí)鐘開(kāi)始啟動(dòng)，此時(shí)在鍵盤(pán)中將會(huì)得到一個(gè)數(shù)據(jù)。把此數(shù)據(jù)送往LCD顯示，再把此數(shù)據(jù)字節(jié)通過(guò)API函數(shù)寫(xiě)入到TX緩沖區(qū)寄存器中，然后清除TX控制寄存器的TX緩沖區(qū)空狀態(tài)位，再在下一個(gè)時(shí)鐘的上升沿到來(lái)時(shí)將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送到移位寄存器，然后將TX控制寄存器的TXBuffer Empty狀態(tài)位置位，即可完成數(shù)據(jù)發(fā)送。

　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)系統(tǒng)初始化后，首先運(yùn)行UART通信并顯示，然后由鍵盤(pán)中斷進(jìn)行選擇。每次進(jìn)入按鍵中斷便進(jìn)行了一次選擇，以選擇所需要執(zhí)行的另一個(gè)子程序。選擇完所有的子程序后系統(tǒng)又跳回UART通信子程序，如此循環(huán)。顯示程序便可把所執(zhí)行的子程序所得到的結(jié)果，用串口通信方式輸出到LCD并以顯示相應(yīng)的值。其軟件程序流程圖如圖2所示。

　　3 實(shí)驗(yàn)

　　將p[0]3與示波器相連接，可以觀察示波器所顯示的波形和LCD中顯示的周期和占空比，然后調(diào)節(jié)電位計(jì)，即可觀察示波器和數(shù)碼管顯示是否保持一致。

　　把信號(hào)發(fā)生器與p[0]7和地線相連，并輸入一定頻率的方波，可以觀察信號(hào)發(fā)生器顯示的頻率值與LCD顯示的值，之后，可通過(guò)改變信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率。來(lái)觀察兩個(gè)值的變化是否保持一致。

　　本實(shí)驗(yàn)需要硬件MAX232和軟件程序“串口調(diào)試助手V2.1”的支持。利用MAX232芯片可將串口通訊總線信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可以接收和發(fā)送的信號(hào)，從而使單片機(jī)與PC微機(jī)相連來(lái)實(shí)現(xiàn)串口通訊。在“串口調(diào)試助手V2.1”下邊的發(fā)送框中輸入任意數(shù)字或字符，然后選擇自動(dòng)或手動(dòng)發(fā)送，即可觀察LCD的接收區(qū)的顯示，然后調(diào)節(jié)裝置使其發(fā)送16進(jìn)制數(shù)，最后就可以觀察軟件窗口上顯示區(qū)所顯示的數(shù)據(jù)。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　多次實(shí)驗(yàn)表明：本裝置中LCD的顯示值均與其它實(shí)驗(yàn)設(shè)備的值相符，且誤差很小，響應(yīng)時(shí)間很短，穩(wěn)定性好，可靠性強(qiáng)且各項(xiàng)工作穩(wěn)定，可以達(dá)到較高的精度要求和測(cè)量范圍。所以，基于PSoC教學(xué)裝置的開(kāi)發(fā)具有較高的實(shí)用性和可靠性，而且體積小，經(jīng)濟(jì)性較好，可在教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，故可降低實(shí)驗(yàn)成本。