一文解讀SCI通信的相關(guān)內(nèi)容

前言

本次總結(jié)主要是SCI通信的相關(guān)內(nèi)容。具體如下：

1、通信波特率的設(shè)置；
2、SCI通信時序：數(shù)據(jù)格式，信號的接收與發(fā)送時序；
3、SCI接收、發(fā)送的相關(guān)原理，包括查詢和中斷，F(xiàn)IFO等；
4、如何設(shè)計通信協(xié)議：MCU–上位機，MCU–MCU。

基礎(chǔ)知識

SCI：串行通信接口，串行通信技術(shù)的一種總稱；
UART：通用異步收發(fā)器，串行通信的一種協(xié)議；
RS232：串行通信的一種物理接口電氣標準。

1、串行通信：同步通信和異步通信

• 同步通信：發(fā)送、接收端共用一個時鐘用來同步，如I2C、SPI；
• 異步通信：時鐘獨立，使用同一標稱頻率（波特率）。如SCI（UART）。

2、傳輸方式：單工、半雙工、全雙工

• 單工：單向傳輸，只需一根數(shù)據(jù)線；
• 半雙工：雙向傳輸，任一時刻只能發(fā)送或者接收，不能同時進行；
• 全雙工：雙向傳輸，可同時收發(fā)數(shù)據(jù)。

3、DSP中的SCI接口可以看做UART，輸出電平為TTL，一般和RS232接口連接，RS232電平不同于TTL，需要進行電平轉(zhuǎn)換，常用芯片如MAX232。

• 232電平：邏輯1：-3~15V；邏輯0：3 ~15V
• 標準TTL：邏輯1：2~5V；邏輯0：0 ~0.8V

1、時鐘使能

1.1 時鐘使能

時鐘使能為外設(shè)時鐘控制寄存器PCLKCR0的第10位（SCIA）或第11（位SCIB）或第5位（SCIC）。
SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.SCIAENCLK = 1; // SCI-A
SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.SCIBENCLK = 1; // SCI-B
SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.SCICENCLK = 1; // SCI-C

1.2波特率

SCI的時鐘由LSPCLK和波特率選擇寄存器決定，波特率選擇寄存器為16位。波特率的設(shè)置分兩種情況：

1. BRR = 0，波特率 = LSPCLK / （（BRR + 1）*8）
2. BRR在1-65535之間，波特率 = LSPCLK / 16

2、SCI數(shù)據(jù)通信

2.1 數(shù)據(jù)格式

典型數(shù)據(jù)幀格式如圖Figure1-3所示：

1. 1位起始位
2. 1-8位數(shù)據(jù)位（LSB低位先行）
3. 1個奇/偶校驗位
4. 1位或2位停止位

所謂低位先行就是一個數(shù)據(jù)的地位在前 ，如0xAA，數(shù)據(jù)位則為：0101 0101

在這里說一下奇偶校驗，奇偶校驗檢查稱為垂直冗余檢查，具體指在每個發(fā)送字符中增加一個額外為使字符中的“1”的數(shù)目是奇數(shù)或偶數(shù)。
奇校驗：字符數(shù)據(jù)位中“1”的數(shù)目是偶數(shù)，校驗位應(yīng)為“1”，使數(shù)目為偶數(shù)；反之為“0”，如：1100 0011，數(shù)目為偶數(shù)，校驗位則為1，即1100 0011 1；
偶校驗：字符數(shù)據(jù)位中“1”的數(shù)目是偶數(shù)，校驗位應(yīng)為“0”，使數(shù)目為偶數(shù)；反之為“1”，如：1100 0011，數(shù)目為偶數(shù)，校驗位則為1，即1100 0011 0。

2.2 SCI數(shù)據(jù)流

由圖4-15可知發(fā)送和接收數(shù)據(jù)流。

1. 一個發(fā)送器（TX）的相關(guān)寄存器：發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器（SCITXBUF）和發(fā)送移位寄存器（TXSHF）
   數(shù)據(jù)流向為：發(fā)送數(shù)據(jù)–>SCITXBUF–>TXSHF—>SCITXD發(fā)送出去；
2. 一個接收器（RX）的相關(guān)寄存器：接收數(shù)據(jù)緩沖寄存器（SCIRXBUF）和發(fā)送移位寄存器（RXSHF）
   數(shù)據(jù)流向為：接收數(shù)據(jù)—>SCIRXD–>RXSHF–>SCITXBUF存取緩沖器；
   接收數(shù)據(jù)直接通過接收數(shù)據(jù)緩沖器給變量即可。

以上的數(shù)據(jù)流都是在非FIFO模式下的，F(xiàn)IFO模式簡單來說是設(shè)置了一個緩沖機制，設(shè)置一個數(shù)據(jù)的緩沖深度，當發(fā)送或接受數(shù)據(jù)存到設(shè)置的深度時，再進行發(fā)送或接收。具體流向見圖4-15。

2.3、信號接收時序

信號接收時序如Figure1-8所示，具體時序為：

1. 1-RXENA使能，接收數(shù)據(jù)；
2. 2- 數(shù)據(jù)到SCIRXD，檢測起始位；
3. 3-數(shù)據(jù)從移位寄存器RXSHF到緩沖寄存器SCIRXBUF，產(chǎn)生中斷申請，RXRDY變高（1），已接收到一個新字符；
4. 4-程序讀緩沖寄存器，RXRDY=0；
5. 5-下一次字節(jié)到達SCIRXD，檢測啟動位，清除；
6. 6-RXENA變?yōu)榈停?）；
7. 繼續(xù)想移位寄存器轉(zhuǎn)載數(shù)據(jù)，但不移入緩沖寄存器。

以上是中斷接收，我們一般都是用中斷接收，中斷直接獲取緩沖寄存器的中的數(shù)據(jù)即可；而查詢接收則是通過查詢RXRDY標志位來進行接收，為高則接收到新字符，讀之后為0.

2.4 信號的發(fā)送時序

1. 1-TXENA使能，發(fā)送數(shù)據(jù)，初始時緩沖寄存器SCITXBUF為空，TXRDY為高（1），TX EMPTY為高（1）；
2. 2-寫數(shù)據(jù)到緩緩沖寄存器，不為空，TXRDY為低（0），EMPTY為低（0）；
3. 發(fā)送數(shù)據(jù)到移位寄存器TXSHF，緩沖寄存器為空，準備傳送第二個字符到緩沖寄存器，3-TXRDY為高（1），中斷請求；
4. 3-TXRDY為高（1）時，程序?qū)懙诙€字符到緩沖寄存器，這時SCITXD開始發(fā)送第一個字符；寫入緩沖寄存器后，4-TXRDY為低（0）；
5. 發(fā)送完第一個字符，開始將第二個字符移入移位寄存器，移完5-TXRDY為高（1），開始發(fā)送第二個字符；
6. 6-TXENA位變低，禁止發(fā)送數(shù)據(jù)，，結(jié)束當前字符的發(fā)送；
7. 7-第二個字符發(fā)送完成，緩沖寄存器為空，準備發(fā)送下一個字符。

以上為中斷發(fā)送，一般我們發(fā)送可以直接賦值給緩沖寄存器SCITXBUF即可。

3 通信協(xié)議

一般使用SCI通信（RS232通信）可以是MCU–上位機，MCU–MCU等，這里主要說這兩種，其實方法都一致。
1、如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大的話，直接傳輸即可，也不需要進行精心的設(shè)計，規(guī)定好先后順序即可，然后發(fā)送和接收都按照順序進行即可；
2、如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的大的話，同時是全雙工進行的話，這時候就需要進行設(shè)計相關(guān)的傳輸準則了。如：

1. 確定傳輸?shù)膶ο螅?/li>
2. 確定雙方的通信地址；
3. 確定傳輸數(shù)據(jù)的命令，不同命令對應(yīng)傳輸不同的數(shù)據(jù)；
4. 確定校驗的方法，每次指令傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都進行校驗，驗證傳輸?shù)暮徒邮盏氖欠褚恢?，不一致則重新接收；
5. 全部確定以后，即可按照地址、傳輸指令和校驗方法編寫程序進行驗證。

總結(jié)

此次的重點在于波特率的設(shè)置以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r序，至于通信協(xié)議只是寫了最基本的思路，需要根據(jù)具體的實際情況進行編寫相關(guān)的通信標準，然后設(shè)計程序。