第13章 串行通信接口模块(SCI)

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异步通信：收发双方的时钟不是同一个时钟，是由双方各自 的时钟实现数据的发送和接收。但要求双方使用同一标称频 率，允许有一定偏差。 异步通信的同步方法：要正确传输字符，准确读取每一位是 必须用各自的时钟同步的，为克服不同时钟的偏差，每个字 符都有一个起始位进行同步。 典型的异步串行通信接口：RS-232、RS-422/485、USB等
Baud-Select LSbyte Register (SCILBAUD) – 0x007053
7 BAUD7 6 BAUD6 5 BAUD5 4 BAUD4 3 BAUD3 2 BAUD2 1 BAUD1 0 BAUD0 (LSB)
SCI的波特率和PC串口的波特率有误差，通常波特率越高，误差越大。
F2812 SCI 通信模块
TX FIFO_0
全双工
TX FIFO_0
TX FIFO_15
TX FIFO_15
SCITXBUF
8 SCITXD SCITXD
SCITXBUF
8
TXSHF
Tቤተ መጻሕፍቲ ባይዱSHF
RXSHF
8
SCIRXD
SCIRXD
RXSHF
8
SCIRXBUF
RX FIFO_0
SCIRXBUF
RX FIFO_0
13.3.1 SCI的16级FIFO缓冲

缓冲：




标准SCI模式下：发送只有发送缓冲器SCITXBUF，接 收只有接收缓冲器SCIRXBUF。 FIFO模式下：发送和接收缓冲器增加了2个16级的 FIFO，发送FIFO寄存器是8位宽，接收FIFO寄存器是 10位宽。 标准SCI的一个字的发送缓冲器SCITXBUF作为发送 FIFO和移位寄存器TXSHF间的缓冲器。只有移位寄存 器的最后一位被移出后， SCITXBUF才从发送FIFO加 载CPU写好的需要发送的数据。 FIFO模式下，SCITXBUF将不被使用，发送移位寄存 器TXSHF将直接从FIFO加载需要发送的数据，而且加 载数据的速度可编程。
2）间断检测条件发生（在一个缺少的停止位后，SCIRX保持10 周期的低电平）。该操作将BRKDT置位，并产生中断。
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SCI的中断（续）
3、 在接收器错误中断服务子程序中，可以检测错误条件： 1）FE：当检测不到一个期望的停止位时，帧错误标志置位； 2）OE：在前一个字符被CPU读取前，有新的字符送到 SCIRXBUF中时，置位超时错误标志，此时前一个字符被覆盖； 3）PE：当接受字符中1的个数和它的奇偶校验位之间不匹配时 （含地址位），且校验模式被使能时，奇偶校验错误标志置位。
1）置RXENA＝1（SCICTL1.D0），使能接收器接收数据； 2）数据到达SCIRXD引脚后，检测起始位（SCI自动实现）； 3）数据从RXSHF寄存器移位到接收缓冲寄存器（SCIRXBUF）， 产生一个中断请求，同时接收器数据准备好标志RXRDY＝1； 4）用户程序读取SCIRXBUF寄存器，标志位RXRDY自动清零； 5）数据的下一个字符到达SCIRXD引脚，检测到起始位； 6）RXENA=0，禁止接收数据。继续向RXSHF装载数据，但不送入SCIRXBUF。
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SCI通信格式
1） 4个SCICLK周期的连续低电平表示有效的起始位； 2） 接收器收到1个起始位后开始接收数据； 3） 每个串行数据位占用8个SCICLK时钟周期；
4） 在随后的各位中进行三次采样(4、5、6)确定该位电平；
5）串口两端的接收/发送器分别使用各自的时钟(异步方式)。
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通信过程中的接收器信号
RX FIFO_15
RX FIFO_15
SCI Device #1
SCI Device #2
13.3.2 SCI自动波特率检测
自动检测SCI通信的波特率，并刷新BSR寄存器。
通常两个CPU的波特率是确定的，SCI的自动波特率功能一 般不用。
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13.3.3 SCI多处理器通信
在同一条串行连线上，多处理器通信模式允许一个处理器 (主机)向串行线上其它处理器（从机）发送数据。
13.3 SCI的增强功能
13.3.1 SCI的16级FIFO缓冲

复位：上电复位时，工作在标准SCI模式，禁止FIFO功能。 FIFO的寄存器SCIFFTX、SCIFFRX和SCIFFCT都被禁止。

标准SCI ：标准F24x SCI模式，TXINT/RXINT中断作为 SCI的中断源。

FIFO使能：通过将SCIFFTX寄存器中的SIFFEN位置1， 使能FIFO模式。
RX FIFO_0
RX FIFO_15
RX FIFO_15
SCI Device #1
SCI Device #2
13.1 SCI接口的特点

串行通信接口（SCI－Serial Communication Interface） F2812包含两个SCI接口，记做SCIA和SCIB



一条串行线上每刻只能有一个节点发送数据（发送使能控 制），但可以多个节点同时接收数据。
根据地址信息识别方法的不同，多处理器通信方式分为空
闲线模式和地址位模式。
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13.4 SCI接口应用

13.4.1 硬件设计 标准串行总线接口

RS-232标准 半双工RS485通信 全双工RS422通信 RS-232与RS485的电平比较
SCI是一种异步串行通信接口，即通常所说的UART
SCI支持16级接收和发送FIFO，有助于减少CPU的开销 如果不使用FIFO时，SCI接收器和发送器采用两级缓冲方式 SCI可工作于半双工或全双工模式（RS485/422） 两种多处理器通信模式：空闲线与地址位多处理器模式
为保证数据的完整性，SCI模块对接收到的数据可以进行间 断、奇偶、超限和帧错误检测。
CPU SCITXBUF TXSHF SCITXD
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CPU SCITXBUF TXSHF SCITXD
CPU SCIRXBUF RXSHF SCIRXD
发送
接收
SCI通信过程可以使用中断方式或查询方式控制接收器和发送
SCI的中断
器的工作；
错误中断）

共3个中断源，发送器1个，接收器2个（接收/间断公用、接收
第13章 串行通信接口（SCI）
13.1 SCI接口特点 13.2 SCI数据格式
13.3 SCI增强功能
13.4 SCI接口应用 13.5 接收发送数据
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计算机通信概述


计算机间或计算机与外部设备间交换信息，称为计算机通信。
计算机通信方式：1）串行通信；2）并行通信。 并行通信：各位数据都是并行传输的，它以字节（或字）为 单位与I/O设备或被控对象进行数据交换。一般包括8条数据 线，几条控制线和状态线。例如XINTF、并行打印机接口等。 特点：传输速度快；硬件开销大；只适合近距离传输。 串行通信：在一条传输线上一位一位地传送二进制信息。每 一个数据位占用一固定的时间长度。 特点：具有传输线少，成本低等优点，适合远距离传输；缺 点是速度慢。
错误标志位不能被直接清除，只能通过软件复位或系统复位来清除。
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SCI的波特率计算
波特率：串行通信过程每秒钟传送的二进制脉冲数目，单
位: bit/s （位/秒） 串行时钟SCICLK由低速外设时钟LSPCLK和波特率选择寄 存器确定；

SCI使用16位波特率选择寄存器，可以设定为64K种波特率；

源
0 1 0 1 0 1 1 0
D0
D7
0 1 0 1 0 目的 1 1 0
01101010
源
8T
目的
T
并行通信
串行通信
串行通信技术分类
1 . 全双工方式、半双工方式和单工方式（数 据传送方向不同）
串行通信技术分类
2. 同步通信、异步通信（收发双方是否使用同一时 钟）
同步通信:发送器和接收器通常使用同一时钟源来同步。方法 是在发送器发送数据时同时包含了时钟信号，接收器利用该 时钟信号进行接收。 下一章介绍SPI，是一种同步串口。
6
计算机通信接口
7
F2812 SCI 通信模块
TX FIFO_0
全双工
TX FIFO_0
TX FIFO_15
TX FIFO_15
SCITXBUF
8 SCITXD SCITXD
SCITXBUF
8
TXSHF
TXSHF
RXSHF
8
SCIRXD
SCIRXD
RXSHF
8
SCIRXBUF
RX FIFO_0
SCIRXBUF
1～2个停止位 区分地址和数据的附加位（仅地址位模式时存在）
与RS232 格式兼容
12
SCI数据格式的配置
SCIA的通信控制寄存器

STOP BITS：指定发送时停止位个数，0－1个停止位，1－2个停止位； EVEN/ODD PARITY：奇偶校验选择， 0－奇校验， 1－偶校验； PARITY ENALBE：校验使能， 0－禁止奇偶校验，1－允许奇偶校验； LOOPBACK ENA：环路测试模式使能，1－TX数据内部送Rx，0－禁止 ADDR/IDLE MODE：多处理器模式选择，0－空闲线模式，1－地址位模式 SCICHAR2~0：数据长度选择，1～8位数据（000－111）。
RS-232接口电路
RS-232C标准
计算机远程通信
DTE（Data Terminal Equipment）数据终端 DCE（Data Communications Equipment）数据通信装置
机械连接：25针，9针 电气方面：采用负逻辑电平：－5V～－15V ＋5V～＋15V 规定为逻辑 “1” 规定为逻辑 “0”
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SCI与CPU间的接口
CPU
两个外 部引脚
SCI模块
13个控制 寄存器 3.3V TTL 电平
只能以 16位方 式访问
10
13.2 SCI的数据格式
SCI通信中，带有格式信息的数据字符称作一帧， 数 据格式包括： 一个开始位

1～8个数据位（通常为8位）


一个奇/偶校验位或无奇偶校验位
CPU SCIRXBUF RXSHF SCIRXD 地址位模式
15
每个字符6个数据位
通信过程中的发送器信号
1）TXENA＝1（SCICTL1.D1），使能发送器发送数据；
3个数据位
地址位模式
2）程序写数据到SCITXBUF寄存器，此时发送器不为空，TXRDY变低； 3）SCI发送数据到移位寄存器TXSHF后，产生中断请求，同时TXRDY变高； 4）TXRDY变高后，程序写第二个字符到SCITXBUF，随后TXRDY又变低； 5）发送完第一个字符，开始将第二个字符移位到寄存器TXSHF； 6）TXENA＝0，禁止发送数据，SCI继续完成当前字符的发送； 7）第二个字符发送完成后，发送器变空，TXEMPTY＝1。
SCI的中断（续）
1、发送器中断：
1）置位TX INT ENA（SCICTL2.0）；
2）只要SCITXBUF中数据传送到TXSHF中，就会产生发送器中断； 3）该操作将TXRDY置位（SCICTL2.7），表示CPU可以继续写 数据。 2、接收器/间断中断： 如果置位RX/BK INT ENA (SCICTL2.1), 则下列条件之一产生接 收器中断： 1）SCI接收到一个完整的帧，并将RXSHF中的数据送SCIRXBUF， 就会产生接收器中断，同时将RXRDY置位（SCICTL2.6）；
发送器和接收器有独立的中断使能位(TX INT ENA、RX/BK INT、 RX ERR). 当中断被屏蔽时，但标志位仍然有效，可以反映发送 和接收状态； 发送器有一个SCITXBUF空标志(TXRDY＝1)，接收器有3个中 断标志：

1）接收器数据准备好(RXRDY＝1)； 2）接收器错误标志位(RX ERROR＝1)； 3）如果SCIRXD引脚连续保持至少10个低电平，则产生一个间 断条件（ BRKDT ＝1）。 18
LSPCLK (BRR + 1) x 8
,
BRR = 1 to 65535
SCI baud rate =
LSPCLK 16
,
BRR = 0
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SCI的波特率计算
Baud-Select MSbyte Register (SCIHBAUD) – 0x007052
7 BAUD15 (MSB) 6 BAUD14 5 BAUD13 4 BAUD12 3 BAUD11 2 BAUD10 1 BAUD9 0 BAUD8
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RS-232接口的硬件连接
RS232的信号定义： TXD/RXD : 是一对数据线，TXD称发送数据输出，RXD称接收数据输入，当 两台计算机以全双工方式直接通信时，双方的这两根线应交叉连接。 GND: 所有的信号都要通过信号地线构成回路。