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串行接口分为异步串行接口和同步串行接口两种。异步串行接口统称为通用异步收发器（UART）接口，同步串行接口有SPI和I2C等，同步串行接口除了包含数据线（SPI有两根单向数据线MISO和MOSI，I2C有一根双向数据线SDA）外，还包含时钟线（SPI和I2C的时钟线分别是SCK和SCL）。
SPI和I2C都可以连接多个从设备，但两者选择从设备的方法不同：SPI通过硬件（NSS引脚）实现，而I2C通过软件（地址）实现。
为了使不同电压输出的器件能够互连，I2C的数据线SDA和时钟线SCL开漏输出，使用时必须通过电阻连接到电源线。
同步串行接口可以用专用接口电路硬件实现，也可以用通用并行接口软件实现。
UART的相关标准规定了接口的机械特性、电气特性和功能特性等，UART的电气特性标准包括RS-232C、RS-422、RS-423和RS-485等，其中RS-232C是最常用串行通信标准。
RS-232C是数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准，其中DTE包括微机、微控制器和打印机等，DCE包括调制解调器MODEM、GSM模块和Wi-Fi模块等。
RS-232C机械特性规定RS-232C使用25针D型连接器，后来简化为9针D型连接器。
RS-232C电气特性采用负逻辑：逻辑“1”的电平低于-3 V，逻辑“0”的电平高于+3 V，这和 TTL 的正逻辑（逻辑“1”为高电平，逻辑“0”为低电平）不同，因此通过 RS-232C和TTL器件通信时必须进行电平转换。
目前微控制器的UART接口采用的是TTL正逻辑，和TTL器件连接不需要电平转换。和采用负逻辑的计算机相连时需要进行电平转换，或使用UART-USB转换器连接。
RS-232C功能特性规定各引脚的功能，9针D型连接器的引脚功能如表3.2所示，其中最常用的引脚只有3个：RXD（接收数据）、TXD（发送数据）和GND（地）。
表3.2 RS-232C引脚功能
从表3.2中可以看出，用RS-232C连接DTE和DCE时各引脚直接连接，DTE的TXD（输出）直接连接DCE的TXD（输入），DTE的RXD（输入）直接连接DCE的RXD（输出）。
如果用RS-232C连接DTE和DTE（如微机和微控制器），相关引脚必须交叉连接，DTE1的TXD（输出）连接DTE2的RXD（输入），DTE1的RXD（输入）连接DTE2的TXD（输出）。
RS-232C的主要指标有2个：数据速率和数据格式。数据速率用波特率表示，数据格式包括1个起始位、5～8个数据位、0～1个校验位和1～2个停止位，如图3.18所示。
图3.18 RS-232C数据格式
通信双方的数据速率和数据格式必须一致，否则无法实现通信。
CC3200包含两个可编程UART接口（UARTA0～1，具体引脚分配参见表D.2），CC3200 UART具有下列特性。
● 可编程波特率发生器，允许速度高达3 Mbps。
● 独立的16×8发送（TX）和接收（RX）FIFO，减轻CPU中断处理负载。
● 可编程FIFO长度，包括提供传统双缓冲接口的单字节操作。
● FIFO触发阈值包括1/8、1/4、1/2、3/4和7/8。
● 标准的异步通信起始、停止和奇偶校验位。
● 可编程串行接口特性。
✧ 5、6、7或8位数据。
✧ 偶、奇或无校验生成/检测。
✧ 1或2个停止位生成。
● 支持RTS和CTS调制解调器握手。
● 标准的FIFO阈值中断和传输结束中断。
● 使用DMA可实现高效传输。
✧ 单独的发送和接收通道。
✧ FIFO中有数据的单个请求接收和可编程FIFO阈值的突发请求接收。
✧ FIFO中有空间的单个请求发送和可编程FIFO阈值的突发请求发送。
UART示例程序在example\uart_demo目录中，Uart_demo项目CC3200 LaunchPad电路如图3.19所示。
图3.19 Uart_demo项目CC3200 LaunchPad电路图
CC3200 UARTA0（TX-PIN_55/RX-PIN_57）经过电平转换电路74LVC1T45（可以省略）和UART-USB转换电路FT2232D转换后，通过USB接口与PC相连。
（1）将CC3200 LaunchPad通过USB线与PC连接。
（2）在PC上打开超级终端Tera Term。
（3）参考2.1.2节中的“CCS使用”，将uart_demo项目导入CCS，在“Project Explorer”（项目浏览器）视图中可以看出uart_demo项目包含下列4个程序文件。
● main.c：主程序文件。
● pinmux.c：PinMux应用程序生成的UART引脚配置程序文件。
● uart_if.c：UART接口驱动程序文件。
● startup_ccs.c：CCS启动程序文件。
Uart_demo项目程序流程图如图3.20所示。
图3.20 Uart_demo项目程序流程图
（4）在CCS中右击“Project Explorer”（项目浏览器）中的uart_demo项目，在弹出菜单中单击“Properties”（属性），打开“属性”对话框，确认“Device”（器件）选择CC3200，选择“Compiler version”（编译器版本）为TI v5.2.2，如图2.17所示。
（5）在CCS中单击“Run”（运行）→“Debug”（调试）或按“F11”键，CCS首先生成目标文件uart_demo.out，然后将目标文件uart_demo.out下载到CC3200并进入调试界面。
（6）单击“Run”（运行）→“Resume”（运行）或单击调试工具栏中的“Resume”（运行）按钮
或按“F8”键，运行程序，在超级终端窗口将出现图3.21所示的程序标题和用法信息及命令提示符。
图3.21 Uart_demo项目超级终端信息
（7）在超级终端中输入字母数字字符，输入的内容回显在超级终端中，按Enter（回车）键，将回显字符串。如果字符串长度达到80个字符，将自动回显字符串，不等待按Enter（回车）键。
（8）单击调试工具栏中的“Suspend”（暂停）按钮
暂停程序的运行。
（9）单击调试工具栏中的“Restart”（重新开始）按钮
，程序停在main（）函数开始处。注意：在程序的分析过程中，可随时单击“Restart”（重新开始）按钮
复位程序。
下面详细介绍程序的分析步骤，主要包括下列内容。
● 初始化开发板：BoardInit（）。
● 引脚复用配置：PinMuxConfig（）。
● 终端操作。
初始化开发板包括设置中断向量表、允许处理器中断、允许SysTick中断和初始化MCU等步骤，调用了相应的中断API函数，具体内容和Blinky项目相同。
引脚复用配置程序由PinMux应用程序根据设计需要自动生成，程序代码在pinmux.c中，其中调用了相应的PRCM和PIN API函数。
右击main（）中PinMuxConfig（）语句，在弹出菜单中单击“Run to Line”（允许到行），运行到PinMuxConfig（）语句。
单击调试工具栏中的“Step Into”（单步进入）按钮
，进入 PinMuxConfig（）函数，如图3.22所示。
图3.22 Uart_demo项目PinMuxConfig（）函数
UART引脚复用配置包括下列内容。
● 允许UART时钟：PRCMPeripheralClkEnable（）。
● 配置UART引脚：PinTypeUART（）。
（1）允许UART时钟PRCMPeripheralClkEnable（）。
功能：允许外设时钟。
参数说明：
● ulPeripheral：外设号，UARTA0的外设号是0x0C，在prcm.h中定义。
● ulClkFlags：时钟标志，设置值是PRCM_RUN_MODE_CLK（运行模式时钟）。
PRCMPeripheralClkEnable（）的声明在prcm.h中，代码在prcm.c中。
注意：GPIO和UART等外设接口和外设都使用PRCMPeripheralClkEnable（）函数允许外设时钟，不同之处是参数ulPeripheral（外设号）不同。
单击调试工具栏中的“Step Over”（单步跨越）按钮
两次，运行 PRCMPeripheralClk Enable（）语句。
（2）配置UART引脚PinTypeUART（）。
① 单击调试工具栏中的“Step Into”（单步进入）按钮
，进入 PinTypeUART（）函数，如图3.23所示。
图3.23 Uart_demo项目PinTypeUART（）函数
功能：配置UART引脚。
参数说明：
● ulPin：引脚号，UARTA0_TX和UARTA0_RX的引脚号分别是PIN_55和PIN_57。
● ulPinMode：引脚模式，PIN_55和PIN_57的PIN_MODE_3为UART模式。
PinTypeUART（）的声明在pin.h中，代码在pin.c中。PinTypeUART（）通过调用PinModeSet（）和PinConfigSet（）实现UART引脚的配置。
注意：配置GPIO引脚PinTypeGPIO（）和配置UART引脚PinTypeUART（）都通过调用PinModeSet（）和PinConfigSet（）实现，两者的不同之处是PinModeSet（）的参数ulPinMode（引脚模式）不同，前者为GPIO模式，后者为UART模式。
② 单击调试工具栏中的“Step Return”（单步返回）按钮
，运行上述函数，然后退出函数，返回PinMuxConfig（）函数的第二条PinTypeUART（）语句。
③ 单击调试工具栏中的“Step Return”（单步返回）按钮
，对PIN_57进行配置，然后退出函数，返回main（）函数的InitTerm（）语句。
终端操作主要包括下列内容。
● 初始化终端：InitTerm（）（UARTConfigSetExpClk（））。
● 清除终端：ClearTerm（）（UARTCharPut（））。
● 显示标题：DisplayBanner（）。
● 显示用法（显示字符串）：Message（）。
主要程序代码在uart_if.c中，其中调用了相应的UART API函数，主要是UARTConfig SetExpClk（）、UARTCharPut（）和UARTCharGet（）。
（1）初始化终端InitTerm（）。
① 单击调试工具栏中的“Step Into”（单步进入）按钮
，进入InitTerm（）函数，如图3.24所示。
图3.24 Uart_demo项目InitTerm（）函数
初始化终端InitTerm（）通过调用UARTConfigSetExpClk（）实现，UARTConfigSetExpClk（）又通过调用PRCMPeripheralClkGet（）获得UART时钟。
② 单击调试工具栏中的“Step Into”（单步进入）按钮
两次，进入 PRCMPeripheral ClkGet（）。
功能：获取外设时钟。
参数说明：ulPeripheral，外设号，UARTA0的外设号是0x0C，在prcm.h中定义。
返回值：外设时钟，UARTA0的外设时钟是系统时钟SYS_CLK（80 MHz）。
PRCMPeripheralClkGet（）的声明在prcm.h中，代码在prcm.c中。
③ 单击调试工具栏中的“Step Return”（单步返回）按钮
，运行上述函数，然后退出函数，返回InitTerm（）函数的UARTConfigSetExpClk（）语句。
④ 单击调试工具栏中的“Step Into”（单步进入）按钮
，进入UARTConfigSetExpClk（）函数，如图3.25所示。
功能：配置UART接口。
参数说明：
图3.25 Uart_demo项目UARTConfigSetExpClk（）函数（部分）
● ulBase：UART端口基地址，UARTA0的端口基地址为0x4000 C000，在hw_memmap.h中定义。
● ulUARTClk：UART时钟（80 MHz），通过调用PRCMPeripheralClkGet（）获得。
● ulBaud：UART波特率，设置值为115 200。
● ulConfig：UART参数，包括数据位数（5～8位）、停止位数（1～2位）和校验位（偶校验、奇校验和无校验）等下列值。
✧ UART_CONFIG_WLEN_8：8位数据，0x0000 0060。
✧ UART_CONFIG_WLEN_7：7位数据，0x0000 0040。
✧ UART_CONFIG_WLEN_6：6位数据，0x0000 0020。
✧ UART_CONFIG_WLEN_5：5位数据，0x0000 0000。
✧ UART_CONFIG_STOP_TWO：2个停止位，0x0000 0008。
✧ UART_CONFIG_STOP_ONE：1个停止位，0x0000 0000。
✧ UART_CONFIG_PAR_EVEN：偶校验，0x0000 0006。
✧ UART_CONFIG_PAR_ODD：奇校验，0x0000 0002。
✧ UART_CONFIG_PAR_NONE：无校验，0x0000 0000。
设置值是0x60：UART_CONFIG_WLEN_8（8位数据）、UART_CONFIG_STOP_ONE （1个停止位）和UART_CONFIG_PAR_NONE（无校验），参见图3.24。
UARTConfigSetExpClk（）的声明在uart.h中，代码在uart.c中。
在通过UARTConfigSetExpClk（）配置UART接口前，需要禁止UART，配置UART接口后，再允许UART。
功能：禁止UART。
参数说明：ulBase，UART端口基地址，UARTA0的端口基地址为0x4000 C000。
UARTDisable（）的声明在uart.h中，代码在uart.c中。
功能：允许UART。
参数说明：ulBase，UART端口基地址，UARTA0的端口基地址为0x4000 C000。
UARTEnable（）的声明在uart.h中，代码在uart.c中。
⑤ 单击调试工具栏中的“Step Return”（单步返回）按钮
，运行UARTConfigSetExpClk（）函数，然后退出函数，返回InitTerm（）函数。
⑥ 单击调试工具栏中的“Step Return”（单步返回）按钮
，退出InitTerm（）函数，返回main（）函数的ClearTerm（）语句。
（2）清除终端ClearTerm（）。
清除终端通过调用Message（＂\33[2J\r＂）实现，Message（）又循环调用UARTCharPut（）显示字符串。
① 单击调试工具栏中的“Step Into”（单步进入）按钮
，进入ClearTerm（）函数。
② 再单击调试工具栏中的“Step Into”（单步进入）按钮
两次，进入Message（）函数，如图3.26所示。
图3.26 Uart_demo项目Message（）函数
③ 单击调试工具栏中的“Step Into”（单步进入）按钮
4次，进入UARTCharPut（）函数，如图3.27所示。
图3.27 Uart_demo项目UARTCharPut（）函数
功能：UART发送字符。
参数说明：
● ulBase：UART端口基地址，UARTA0的端口基地址为0x4000 C000。
● ucData：发送数据。
UARTCharPut（）的声明在uart.h中，代码在uart.c中。
④ 单击调试工具栏中的“Step Return”（单步返回）按钮
3 次，运行 UARTCharPut（）函数，然后依次退出 UARTCharPut（）、Message（）和 ClearTerm（）函数，返回 main（）函数的DisplayBanner（）语句，超级终端中的内容被清除。
（3）显示标题DisplayBanner（）。
单击调试工具栏中的“Step Over”（单步跨越）按钮
，运行显示标题 DisplayBanner（）函数，DisplayBanner（）通过调用Report（）在超级终端中显示下列标题。
Report（）是格式字符串显示函数，通过调用系统函数vsnprintf（）实现格式字符串的转换，再调用Message（）实现格式字符串的显示，功能和printf（）类似。
（4）显示用法Message（）。
右击while（1）中的“cCharacter=UartGetChar（）”语句，在弹出菜单中单击“Run to Line”（运行到行），运行到“cCharacter=UartGetChar（）”语句，超级终端中显示下列程序用法信息和命令提示符“cmd＃”。
（5）UART接收字符UARTCharGet（）。
① 单击调试工具栏中的“Step Into”（单步进入）按钮
，进入UARTCharGet（）函数，如图3.28所示。
图3.28 Uart_demo项目UARTCharGet（）函数
功能：UART接收字符。
参数说明：ulBase，UART端口基地址，UARTA0的端口基地址为0x4000 C000。
返回值：接收数据。
UARTCharGet（）的声明在uart.h中，代码在uart.c中。
注意：main.c中使用了下列宏定义。
② 单击调试工具栏中的“Step Return”（单步返回）按钮
，运行UARTCharGet（）函数，在超级终端中输入任一字符（如“1”），退出 UARTCharGet（）函数，返回到 main（）函数中的“cCharacter=UartGetChar（）”语句。
③ 单击调试工具栏中的“Step Over”（单步跨越）按钮
，运行赋值语句cCharacter=UartGetChar（）。
图3.29 表达式窗口
④ 将鼠标移到main.c中的“cCharacter”处，弹出“Expression”（表达式）窗口，如图3.29所示。
⑤ 单击“cCharacter”右边“Value”下边的数值“1”，输入“2”、“0x32”或“50”，然后按“Enter”（回车）键，cCharacter的值变为2。
（6）回显接收字符UARTCharPut（）。
单个字符的回显通过调用UartPutChar（）即UARTCharPut（）实现，按Enter（回车）键或字符串长度达到80个字符时通过调用Report（）实现字符串回显。
① 单击调试工具栏中的“Step Over”（单步跨越）按钮
3次，运行UartPutChar（）语句发送字符，在超级终端的命令提示符后显示“2”。
② 双击“cCharacter=UartGetChar（）”语句行号左侧的断点标志清除断点。③ 在“Report（＂\n\rcmd＃%s\n\rcmd＃＂，cString）”语句处设置断点。
④ 单击调试工具栏中的“Resume”（运行）按钮
，运行程序。
⑤ 在超级终端中输入字母数字字符，输入的字符回显在超级终端中。
⑥ 在超级终端中按“Enter”（回车键）或输入字符达到80个时，程序停在断点处。
⑦ 单击调试工具栏中的“Step Over”（单步跨越）按钮
，运行Report（）语句发送字符串，输入的字符串回显在超级终端中。
⑧ 双击“Report（＂\n\rcmd＃%s\n\rcmd＃＂，cString）”语句行号左侧的断点标志清除断点。
⑨ 单击调试工具栏中的“Terminate”（结束）按钮
，结束调试返回编辑界面。
综上所述，Uart_demo项目使用的与UART有关的API函数如表3.3所示。
表3.3 Uart_demo项目使用的与UART有关的API函数
UART的使用主要包括引脚复用配置、初始化终端和UART数据操作等。
引脚复用配置包括允许UART时钟PRCMPeripheralClkEnable（）和配置UART引脚Pin TypeUART（），API声明如下。
初始化终端主要是配置UART接口UARTConfigSetExpClk（），用于配置UART波特率和数据格式（包括数据位数、停止位数和校验位等），其中包含允许UART UARTEnable（）和禁止UART UARTDisable（），API声明如下。
UARTConfigSetExpClk（）的ulConfig参数包括数据位数（5～8位）、停止位数（1～2位）和校验位（偶校验、奇校验和无校验）等下列值。
● UART_CONFIG_WLEN_8：8位数据，0x0000 0060。
● UART_CONFIG_WLEN_7：7位数据，0x0000 0040。
● UART_CONFIG_WLEN_6：6位数据，0x0000 0020。
● UART_CONFIG_WLEN_5：5位数据，0x0000 0000。
● UART_CONFIG_STOP_TWO：2个停止位，0x0000 0008。
● UART_CONFIG_STOP_ONE：1个停止位，0x0000 0000。
● UART_CONFIG_PAR_EVEN：偶校验，0x0000 0006。
● UART_CONFIG_PAR_ODD：奇校验，0x0000 0002。
● UART_CONFIG_PAR_NONE：无校验，0x0000 0000。
UART数据操作分别使用UART发送字符UARTCharPut（）和UART接收字符UART CharGet（）实现，API声明如下。
UART示例程序主程序的while（1）循环中“发送并保存字符”处理出现了两次，可以将其合并，同时可将接收和发送字符宏定义UartGetChar（）和UartPutChar（）改用UART API函数UARTCharGet（）和UARTCharPut（），改进后的程序如下。
