Revision as of 00:08, 26 February 2013

UART

Ein Universal Asynchronous Receiver and Transmitter (UART) kann benutzt werden um Daten zwischen zwei Geräten zu senden und zu empfangen. Diese zwei Geräte können sein: PC-zu-PC, PC-zu-Mikrocontroller oder Mikrocontroller-zu-Mikrocontroller. Die UART Kommunikation benutzt TTL Spannungen von +5V and 0V oder LVTTL abhängig von der Mikrocontroller Betriebsspannung.

Wenn eine Verbindung zum PC gewünscht wird dann muss das RS232-Protokoll verwendet werden. Das bedeutet, dass mit definierten Spannungen (+15V und -15V) kommuniziert werden muss. Die kann mit einem MAX232 Level-Shifter erreicht werden.

Die Hardware wird im folgenden Schaltplan dargestellt:

Der DB-9 Anschluss hat 9 Pins aber es müsse nur 3 davon benutzt werden. Die obige Grafik zeigt die Vorderansicht - gelötet wird auf der anderen Seite. Bei den meisten Anschlüssen sind die Pinbezeichnungen auch auf den Steckern und Buchsen selbst zu lesen.

Wenn der verwendete Mikrocontroller HW-UART nicht unterstützt dann kann auch Software-UART benutzt werden. Siehe unten. Wenn der Mikrocontroller einen HW-UART unterstützt dann werden die TxD und RxD Pins mit TxD und RxD im Schaltplan verbunden. Wenn der Mikrocontroller mehrere HW-UARTs hat dann werden die TxD0 und RxD0 Pins mit TxD und RxD entsprechend obigem Schaltplan verbunden.

Nun muss per Programm der Mikrocontroller initialisiert werden. Öffnen Sie dazu eine neue .bas Datei und fügen Sie die folgenden Programmzeilen am Anfang hinzu.

$regfile = "verwendeter_mikrocontroller def.dat"

$crystal = 8000000

$baud = 19200

Stellen Sie sicher, dass der benutzte Mikrocontroller mit $regfile angegeben wird - zum Beispiel der ATMega32

$regfile = "m32def.dat"

Einige Mikrocontroller können einen internen Oszillator als Taktquelle verwenden. Einige Mikrocontroller verwenden den internen Oszillator standardmäßig. Bei Benutzung eines internen Oszillators braucht man keinen (externen) Quarz.

Führen Sie diesen Schritt nur aus wenn Sie einen internen Oszillator verwenden.

Öffnen Sie den BASCOM-AVR Programmer wie folgt:

  "1:Divide Clock by 8 Disabled"

  und

        "Int. RC Osc. 8 MHz; Start-up time: X CK + X ms; [CKSEL=XXXX SUT=XX]"

Diese Einstellungen gibt es nicht bei jedem AVR Mikrocontroller. Wenn Sie die Einträge bei sich nicht haben dann ändern Sie nicht irgendwelche Fuse Bits.

Wenn diese Einstellungen verfügbar sind aber mit anderen Werten dann ändern Sie die Werte durch die Drop Down Möglichkeiten. Schließlich klicken Sie den "Program FS" Knopf und dann "Refresh" um die tatsächlichen Einstellungen zu sehen.

Verbinden Sie nun Mikrocontroller und PC mit einem Kabel mit DB-9 Anschluss

Schreiben Sie ein Testprogramm für Ihren Mikrocontroller welches folgendermaßen aussehen sollte:

$regfile = "m32def.dat" 'Verwendeter Mikrocontroller

$crystal = 8000000                                        

$baud = 19200                                            

Do

 Print "Hallo Welt"

Waitms 25

Loop

End

Öffnen Sie nun Das BASCOM Terminal-Programm und stellen Sie die Verbindungseinstellungen unter “Terminal” -> “Settings” ein. Wählen Sie den Com-Port wie am PC und stellen Sie eine Baudrate ein von 19200, Parity none, Data bits 8, Stop bits 1, Handshake none, emulation none.

Wenn Sie das "Hallo Welt" im BASCOM Terminal Emulator Fenster angezeigt bekommen dann ist alles in Ordnung.

Example

You can also try this example with the BASCOM Terminal emulator, it shows you how to send and receive with various commands.

$regfile = "m88def.dat"

$crystal = 8000000

$baud = 19200

Dim Akey As Byte  'Here we declare a byte variable

Print

Print "Hello, hit any alphanumerical key..."

Akey = Waitkey()  'Waitkey waits untill a char is received from the UART

Print Akey

Wait 1

Print

Print "Thanks!, as you could see the controller prints a number"

Print "but not the key you pressed."

Wait 1

Print

Print "Now try the enter key..."

Akey = Waitkey()

Akey = Waitkey()

Print Akey

Print

Print "The number you see is the ASCII value of the key you pressed."

Print "We need to convert the number back to the key..."

Print     'Notice what this line does

Print "Please try an alphanumerical key again..."

Akey = Waitkey()

Print Chr(akey) 'Notice what this does

Print "That's fine!"

Wait 1

Print

Print "For a lot of functions, just one key is not enough..."

Print "Now type your name and hit enter to confirm"

Dim Inputstring As String * 12          'Declare a string variable here

Do

Akey = Waitkey()

If Akey = 13 Then Goto Thanks           'On enter key goto thanks

   Inputstring = Inputstring + Chr(akey) 'Assign the string

Loop

Thanks:

Print "Thank you " ; Inputstring ; " !"             'Notice what ; does

Wait 1

Print

Print "Take a look at the program code and try to understand"

Print "how this program works. Also press F1 at the statements"

Print

Print "If you understand everything continue to the next experiment"

End

ASCII

As you could have seen in the previous example we use the PRINT statement to send something to the UART. Actually we do not send just text. We send ASCII characters. ASCII means American Standard Code for Information Interchange. Basically ASCII is a list of 127 characters.

ASCII Table (Incomplete)

Decimal  Hex    Binary     Value

-------  ---    ------     -----

000    000   00000000      NUL    (Null char.)

008    008   00001000       BS    (Backspace)

009    009   00001001       HT    (Horizontal Tab)

010    00A   00001010       LF    (Line Feed)

012    00C   00001100       FF    (Form Feed)

013    00D   00001101       CR    (Carriage Return)

048    030   00110000        0

049    031   00110001        1

052    034   00110100        4

065    041   01000001        A

066    042   01000010        B

067    043   01000011        C

You can find a complete ASCII table here

CARRIAGE RETURN (CR) AND LINE FEED (LF)

In the previous example you can also see that a second print statement always prints the printed text to the following line. This is caused by the fact that the print statement always adds the CR and LF characters.

Basically if we state:

Print “ABC”

We send 65 66 67 13 10 to the UART. (In binary format)

The carriage return character (13) returns the cursor back to column position 0 of the current line. The line feed (10) moves the cursor to the next line.

Print “ABC” ;

When we type a semicolon ( ; ) at the end of the line...

Bascom does not send a carriage return/line feed, so you can print another text after the ABC on the same line.

Print “ABC” ; Chr(13) ;

This would send only ABC CR. The next print would overwrite the ABC.

OVERVIEW

Here are some other commands that you can use for UART communications:

Waitkey()

Waitkey will until a character is received in the serial buffer.

Ischarwaiting()

Returns 1 when a character is waiting in the hardware UART buffer.

Inkey()

Inkey returns the ASCII value of the first character in the serial input buffer.

Print

Sends a variable or non-variable string to the UART

ANOTHER EXAMPLE

This example shows how to use Ischarwaiting to test if there is a key pressed. And if there is, read to a variable.

'Print "Press B key to start"

Dim Serialcharwaiting As Byte, Serialchar As Byte

Serialcharwaiting = Ischarwaiting()   'Check if B or b pressed then goto

If Serialcharwaiting = 1 Then

 Serialchar = Inkey()

If Serialchar = 66 Or Serialchar = 98 Then

    Goto MyRoutine

End If

End If

Goto Main

Myroutine:

'Statements

Main:

'Statements

End

BUFFERING SERIAL DATA

If you wish to send and receive data at high speed, you need to use serial input and serial output buffers. This buffering is implemented in BASCOM-AVR and can only be used for hardware UART’s.

To configure a UART to use buffers, you need to use the Config statement.

Config Serialout = Buffered , Size = 20

and/or

Config Serialin = Buffered , Size = 20

More information can be found in BASCOM-Help. Search topic = "config serialin". There is also a sample program “RS232BUFFER.BAS” in the samples folder if you wish a demonstration of the buffering.

SOFTWARE UART

The previous examples used the hardware UART. That means the compiler uses the internal UART registers and internal hardware (RxD(0) and TxD(0)) of the AVR. If you don’t have a hardware UART you can also use a software UART.

The Bascom compiler makes it easy to “create” additional UART’s. Bascom creates software UART’s on virtually every port pin.  

Remember that a software UART is not as robust as a hardware UART, thus you can get timing problems if you have lots of interrupts in your program.

For this example we use micro controller pins portc.1 and portc.2.

Connect portc.1 to TxD and portc.2 to RxD see the schematic above.

Change the $regfile and program this example:

$regfile = "m88def.dat"

$crystal = 8000000

$baud = 19200

Dim B As Byte

Waitms 100

'Open a TRANSMIT channel for output

Open "comc.1:19200,8,n,1" For Output As #1

Print #1 , "serial output"

'Now open a RECEIVE channel for input

Open "comc.2:19200,8,n,1" For Input As #2

'Since there is no relation between the input and output pin

'there is NO ECHO while keys are typed

Print #1 , "Press any alpha numerical key"

'With INKEY() we can check if there is data available

'To use it with the software UART you must provide the channel

Do

   'Store in byte

   B = Inkey(#2)

   'When the value > 0 we got something

   If B > 0 Then

      Print #1 , Chr(b)                         'Print the character

   End If

Loop

Close #2                                         'Close the channels

Close #1

End

After you have programmed the controller and you connected the serial cable, open the terminal emulator by clicking on  in Bascom.

You should see the program asking for an alphanumerical input, and it should print the input back to the terminal.