一文解讀SCI通信的相關內容

前言

本次總結主要是SCI通信的相關內容。具體如下：

1、通信波特率的設置；
2、SCI通信時序：數據格式，信號的接收與發送時序；
3、SCI接收、發送的相關原理，包括查詢和中斷，FIFO等；
4、如何設計通信協議：MCU–上位機，MCU–MCU。

基礎知識

SCI：串行通信接口，串行通信技術的一種總稱；
UART：通用異步收發器，串行通信的一種協議；
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，只需一根數據線；
• 半雙工：雙向傳輸，任一時刻只能發送或者接收，不能同時進行；
• 全雙工：雙向傳輸，可同時收發數據。

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數據通信

2.1 數據格式

典型數據幀格式如圖Figure1-3所示：

1. 1位起始位
2. 1-8位數據位（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據的地位在前 ，如0xAA，數據位則為：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，具體指在每個發送字符中增加一個額外為使字符中的“1”的數目是奇數或偶數。
奇校驗：字符數據位中“1”的數目是偶數，校驗位應為“1”，使數目為偶數；反之為“0”，如：1100 0011，數目為偶數，校驗位則為1，即1100 0011 1；
偶校驗：字符數據位中“1”的數目是偶數，校驗位應為“0”，使數目為偶數；反之為“1”，如：1100 0011，數目為偶數，校驗位則為1，即1100 0011 0。

2.2 SCI數據流

由圖4-15可知發送和接收數據流。

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

以上的數據流都是在非FIFO模式下的，FIFO模式簡單來說是設置了一個緩沖機制，設置一個數據的緩沖深度，當發送或接受數據存到設置的深度時，再進行發送或接收。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，接收數據；
2. 2- 數據到SCIRXD，檢測起始位；
3. 3-數據從移位寄存器RXSHF到緩沖寄存器SCIRXBUF，產生中斷申請，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-下一次字節到達SCIRXD，檢測啟動位，清除；
6. 6-RXENA變為低（0）；
7. 繼續想移位寄存器轉載數據，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據即可；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 信號的發送時序

1. 1-TXENA使能，發送數據，初始時緩沖寄存器SCITXBUF為空，TXRDY為高（1），TX EMPTY為高（1）；
2. 2-寫數據到緩緩沖寄存器，不為空，TXRDY為低（0），EMPTY為低（0）；
3. 發送數據到移位寄存器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，程序寫第二個字符到緩沖寄存器，這時SCITXD開始發送第一個字符；寫入緩沖寄存器后，4-TXRDY為低（0）；
5. 發送完第一個字符，開始將第二個字符移入移位寄存器，移完5-TXRDY為高（1），開始發送第二個字符；
6. 6-TXENA位變低，禁止發送數據，，結束當前字符的發送；
7. 7-第二個字符發送完成，緩沖寄存器為空，準備發送下一個字符。

以上為中斷發送，一般我們發送可以直接賦值給緩沖寄存器SCITXBUF即可。

3 通信協議

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、如果傳輸的數據量不大的話，直接傳輸即可，也不需要進行精心的設計，規定好先后順序即可，然后發送和接收都按照順序進行即可；
2、如果傳輸的數據量的大的話，同時是全雙工進行的話，這時候就需要進行設計相關的傳輸準則了。如：

1. 確定傳輸的對象；
2. 確定雙方的通信地址；
3. 確定傳輸數據的命令，不同命令對應傳輸不同的數據；
4. 確定校驗的方法，每次指令傳輸的數據都進行校驗，驗證傳輸的和接收的是否一致，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

此次的重點在于波特率的設置以及數據傳輸的時序，至于通信協議只是寫了最基本的思路，需要根據具體的實際情況進行編寫相關的通信標準，然后設計程序。