嵌入式測量器件使用簡單的串行接口簡介

簡單串行接口（SSI）是用于與Maxim嵌入式測量器件（78M6610+LMU、78M6610+PSU和MAX78630+PPM）通信的二進制協(xié)議。

概述

簡單串行接口（SSI）是一種二進制串行協(xié)議，用于在Maxim Integrated的嵌入式測量設(shè)備（EMD）上進行UART通信。本應(yīng)用筆記通過詳細說明可用命令和相應(yīng)的源代碼示例來介紹該協(xié)議的特性和結(jié)構(gòu)。該協(xié)議的主要特點是：

簡單性：該協(xié)議可以在主機處理器上實現(xiàn)，而不會占用過多的系統(tǒng)資源。

健壯性：每個數(shù)據(jù)包都包含一個標頭、字節(jié)計數(shù)、有效負載和校驗和。如果命令的標頭、字節(jié)計數(shù)和校驗和不正確，則收件人可以拒絕數(shù)據(jù)包。

效率：數(shù)據(jù)以二進制編碼而不是字符編碼值交換，命令不需要回顯到主機。此外，可以在單個數(shù)據(jù)包中發(fā)送多個命令，以進一步減少通信開銷。

支持多點系統(tǒng)：目標設(shè)備尋址能力支持在單個串行總線上連接多個目標設(shè)備。

SSI 是一種基于數(shù)據(jù)包的協(xié)議，可實現(xiàn)主從或命令-響應(yīng)通信。SSI 中使用兩種類型的數(shù)據(jù)包：主數(shù)據(jù)包，由主機設(shè)備發(fā)出;和從數(shù)據(jù)包，由從屬 EMD 發(fā)出，以響應(yīng)來自主機或主站的命令。

下載相應(yīng)的源代碼。

串行接口選擇

主站通過三個串行接口訪問Maxim EMD：UART、SPI和I2C。SSI 使用 UART 接口，必須相應(yīng)地配置 EMD 才能使用 SSI。這是通過器件相應(yīng)引腳上的上拉或下拉電阻完成的。有關(guān)配置器件串行接口的說明，請參閱器件數(shù)據(jù)手冊。

設(shè)備地址

EMD 的器件地址 （SSID） 通過 DevAddr 寄存器和器件的一個或兩個引腳的組合進行設(shè)置，具體取決于器件的封裝。有關(guān)設(shè)置器件SSID的說明，請參閱器件數(shù)據(jù)手冊。

主數(shù)據(jù)包

主數(shù)據(jù)包始終包含以下內(nèi)容：

單字節(jié)標頭，0xAA

單字節(jié)數(shù)據(jù)包長度指示器，它是數(shù)據(jù)包中所有字節(jié)的計數(shù)，包括其自身

有效負載，可以包含多個命令

校驗和，它是數(shù)據(jù)包中所有前面字節(jié)的模 256 和的二進制補碼，從標頭字節(jié)開始，包括有效負載的最后一個字節(jié)

從上面的描述中，有一些特征與所有有效的主數(shù)據(jù)包有關(guān)：

主數(shù)據(jù)包的長度始終為 4 個或更多字節(jié)。

主數(shù)據(jù)包的長度不能超過 255 字節(jié)。

字段字節(jié)計數(shù)為一個字節(jié)。

數(shù)據(jù)包的最大長度受從設(shè)備的命令緩沖區(qū)限制。請參閱從器件的數(shù)據(jù)手冊，了解該器件的最大命令長度。

圖 1 說明了主數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)。

圖1.SSI 主數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)。

從數(shù)據(jù)包

從數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)因從設(shè)備從主設(shè)備接收的命令而異。最短的從數(shù)據(jù)包是單字節(jié)響應(yīng)，表示對收到的命令進行肯定或否定確認。在 SSI 中實現(xiàn)的所有單字節(jié)數(shù)據(jù)包如表 1 所示。

表 1.單字節(jié)從屬數(shù)據(jù)包

包含數(shù)據(jù)的從數(shù)據(jù)包遵循與主數(shù)據(jù)包相同的一般結(jié)構(gòu)，包括標頭字節(jié)、字節(jié)計數(shù)、有效負載和校驗和，如圖 2 所示。

多字節(jié)從數(shù)據(jù)包的標頭字節(jié)可以是0xAA（用數(shù)據(jù)確認）或0xAE（自動報告數(shù)據(jù)包）。自動報告數(shù)據(jù)包由 78M6610+PSU 等設(shè)備生成，這些設(shè)備可以定期自動傳輸測量數(shù)據(jù)。由于自動報告數(shù)據(jù)和命令響應(yīng)數(shù)據(jù)有不同的標頭，因此主機可以在從站發(fā)送自動報告數(shù)據(jù)時發(fā)送命令和接收響應(yīng)。

圖2.多字節(jié)從數(shù)據(jù)包。

主命令

SSI主站和從站之間的大多數(shù)通信都涉及請求從設(shè)備中寄存器的內(nèi)容并寫入這些寄存器。典型的命令序列包括向從站發(fā)送目標寄存器地址，并發(fā)出讀或?qū)懨钜詮哪繕说刂烽_始讀取或?qū)懭胍粋€或多個寄存器。其他命令允許在單個總線上具有多個從設(shè)備的系統(tǒng)中選擇或取消選擇單個從設(shè)備。實現(xiàn)自動報告的設(shè)備還可以接受命令來更改自動報告數(shù)據(jù)包的內(nèi)容。

當前版本的 SSI 中支持的所有主命令如表 2 所示。請注意，所有Maxim EMD可能不會響應(yīng)所有命令。請參閱器件的數(shù)據(jù)手冊，以確定哪些命令可以在特定器件中執(zhí)行。

表 2.主命令

超時

當設(shè)備空閑（即等待來自主站或目標站的數(shù)據(jù)包）時，接收緩沖區(qū)指針將重置并指向第一個緩沖區(qū)位置。收到第一個字節(jié)時，設(shè)備會檢查它是 SSI 標頭還是應(yīng)答 （0xAA）。如果是這樣，則重置超時計時器，并且每個后續(xù)接收字節(jié)也會重置計時器。如果在超時間隔內(nèi)未收到任何字節(jié)，并且數(shù)據(jù)包被視為不完整，則設(shè)備將返回空閑狀態(tài)，而不發(fā)送任何內(nèi)容。此時，主服務(wù)器可以重新發(fā)送最后一個命令或發(fā)送新命令。

當數(shù)據(jù)包損壞或未選擇目標時，可能會發(fā)生超時。主設(shè)備和從設(shè)備都必須實現(xiàn)超時。如果在接收數(shù)據(jù)包期間以當前波特率在大約 50 字節(jié)時間內(nèi)未收到字節(jié)，則會發(fā)生超時。在重新發(fā)送命令之前，主服務(wù)器應(yīng)至少等待此時間。

SSI 源代碼和示例

開發(fā)以下示例是為了幫助理解 SSI 協(xié)議，并為構(gòu)建自定義應(yīng)用程序奠定基礎(chǔ)。提供的源代碼不執(zhí)行任何特定的應(yīng)用程序;但是，它確實提供了與Maxim EMD接口所需的基本功能。提供的源代碼文件及其說明列于表 3 中。

表 3.示例源代碼文件及其說明

maxim_ssi.c 和 maxim_ssi.h
頭文件 maxim_ssi.h 提供 SSI 函數(shù)原型，并定義主命令、從屬響應(yīng)和最大數(shù)據(jù)包長度。

maxim_ssi.c 提供以下功能：

無符號字符 ssi_get_checksum（無符號字符 CNT，無符號字符 X 數(shù)據(jù)）

int ssi_send_packet（無符號字符byte_cnt，無符號字符 x 有效負載）

int ssi_deselect_device（無效）

int ssi_select_device（unsigned char ssid）

國際ssi_set_rw_adrs（emd_register_t ADR）

int ssi_clear_adrs（無效）

無符號字符 x ssi_read_3bytes（emd_register_t ADR）

int ssi_write_3bytes（emd_register_t ADR，無符號字符 x 數(shù)據(jù)）

無符號字符 x ssi_read_Nbytes（emd_register_t 個 ADR，無符號字符n_bytes）

int ssi_write_Nbytes（emd_register_t ADR、無符號字符 x 數(shù)據(jù)、無符號字符n_bytes）

maxim_em_device.h 頭文件 maxim_em_device.h
為那些可能在其應(yīng)用中使用部分或全部器件的開發(fā)人員提供了一種定義應(yīng)用中使用的 Maxim EMD 的便捷方法。該文件僅具有可以注釋或取消注釋的#defines，具體取決于所使用的設(shè)備。

78M6610_LMU.h、78M6610_PSU.h、MAX78630_PPM.h 頭文件 78M6610_LMU.h、78M6610_PSU.h 和 MAX78630_PPM.h
通過使用枚舉類型emd_register_t使用戶應(yīng)用程序代碼可讀，為所使用的嵌入式測量設(shè)備的寄存器提供別名。此外，還提供用于設(shè)備寄存器的位掩碼。

hw.c 和 hw.h
文件 hw.c 提供了函數(shù) ssi_tx_byte（） 和 ssi_rx_byte（）。這是用戶實現(xiàn)其硬件特定函數(shù)調(diào)用的適當文件?？梢允褂玫墓δ躨nit_hardware（）由用戶自行決定刪除;它僅為方便起見而提供。

結(jié)論

Maxim Integrated的EMD的簡單串行接口名副其實：簡單。本應(yīng)用筆記和隨附的源代碼旨在闡明協(xié)議，并在盡可能短的開發(fā)時間內(nèi)啟動并運行應(yīng)用。