SCI串口模块.pdf

《SCI串口模块.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SCI串口模块.pdf（13页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 Measuring our success is your success!1 HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究 第 9 课 F2812 的 SCI 模块 作者：顾卫钢 我们在使用 2812 开发的时候，经常会遇到这样的情况，例如做电机控制时需要显示 AD 采样之后得到电机电压、电流、转速等数据，当然，我们可以使用液晶屏来显示，还有一种很好的方法就是将这些数据通过某种协议将它们上传给 PC 机，由 PC 机上的软件进行显示，监测，又例如某些项目中需要 PC 机发送预先设定的指令来控制 2812 中程序的运行方式。那 2812 怎么样才能和 PC 机之间实现数据的传输呢？

2、今天，我们就和大家来一起学习最为常用的一种方法SCI。SCI（Serial Communication Interface），即串行通信接口，是一个双线的异步串口，即具有接收和发送两根信号线的异步串口，一般可以看作是 UART（通用异步接收/发送装置）。或许有朋友会问，2812 的SCI 只能够和 PC 机上串口进行通信吗？答案自然是否定的，2812 的 SCI 模块支持 CPU 与采用 NRZ（non-return-to-zero 不归零）标准格式的异步外围设备之间进行数字通信。如果设计时我们的 SCI 使用的是 RS232 串行接口，那么，2812 就能和其他使用 RS232 接口的设备进

3、行通信。例如 2812 内部的两个 SCI之间，或者 2812 的 SCI 和其他 DSP 的 SCI 之间均能实现通信。2812 内部具有两个相同的 SCI 模块，SCIA 和 SCIB，每一个 SCI 模块都各有一个接收器和发送器。SCI的接收器和发送器各具有一个 16 级深度的 FIFO（First in fist out 先入先出）队列，它们还都有自己独立的使能位和中断位，可以在半双工通信中进行独立的操作，或者在全双工通信中同时进行操作。根据信息的传送方向，串行通信可以分为单工、半双工和全双工三种，其各自的定义如下图所示。ABABAB单工：A只能发送 B只能接收半双工：A和B都能接收和

4、发送，但是同一时间只能接收或者是发送全双工：在任意时刻，A和B都能同时接收或者发送 图 1 串行通信的三种方式 1.SCI 模块简介 让我们首先来了解一下 2812 的 SCI 模块的特点。由于 SCIA 和 SCIB 是相同的，所以如果不做特殊说明，本课中我们均以 SCIA 为例进行讲解。SCIA 与 CPU 的接口如图 2 所示。首先，我们从图 2 可以看到，SCI 模块具有两个引脚，SCITXDA 和 SCIRXDA，分别实现发送数据和接收数据的功能，这两个引脚对应于 GPIOF 模块的第 4 和第 5 位，在编程初始化的时候，需要将 GPIOFMUX 寄存器的第 4 和第 5 位置为

5、1，才能使得这两个引脚具有发送和接收的功能，否则就是普通的 I/O 引脚。外部晶振通过 PLL 模块产生了 CPU 的系统时钟 SYSCLKOUT，然后 SYSCLKOUT 经过低速预定标器之后输出低速时钟 LSPCLK 供给 SCI。要保证 SCI 的正常运行，系统控制模块下必须使能 SCI 的时钟，也就是在系统初始化函数中需要将外设时钟控制寄存器 PCLKCR 的 SCIAENCLK 位置 1。从图 2，我们可以清楚的看到 SCIA 可以产生两个中断，SCIRXINTA 和 SCITXINTA，即发送中断和接收中断。Measuring our success is your success

6、!2 HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究 SCI寄存器GPIOMUX系统控制模块系统控制模块SCIAENCLKLSPCLKCPUSYSCLKOUTPIE模块外设总线SCIRXINTASCITXINTASCITXDSCIRXDSYSRS 图 2 SCIA 的 CPU 接口 SCI 模块的其他一些特点见下面的表格：序号 SCI 模块的特点 1 具有 4 个错误检测标志：极性（parity）、溢出（overrun）、帧（framing）、中断（break）检测。2 多处理器模式下具有两种唤醒方式：空闲线方式和地址位方式。通常使用的时候很少遇到多处理器模式，我们采用的是空闲线方式。

7、3 通信工作于半双工或者全双工模式。4 具有双缓冲接收和发送功能，接收缓冲寄存器为 SCIRXBUF，发送缓冲寄存器为 SCITXBUF。5 发送和接收可以通过中断方式来实现，也可以通过查询方式来实现。6 具有独立的发送中断使能位和接收中断使能位。7 SCIA 模块具有 13 个控制寄存器，值得注意的是，这些寄存器都是 8 位的寄存器，当某个寄存器被访问时，数据位于低 8 位，高 8 位为 0，因此，把数据写入高 8 位将是无效的。2.SCI 模块发送和接收数据的工作原理 SCIRXDRXSHF8RXENA接收数据缓冲寄存器SCIRXBUF8RX FIFO_15RX FIFO_1RX FIFO

8、_0SCITXDTXSHF8TXENA发送数据缓冲寄存器SCITXBUF8TX FIFO_15TX FIFO_1TX FIFO_0图中的8表示的是8位数据传输 图 3 SCI 模块的工作原理 Measuring our success is your success!3 HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究 SCI 模块的工作原理如图 3 所示，之所以 SCI 能工作于全双工模式，是因为它有独立的数据发送器和数据接收器，这样能够保证 SCI 既能够同时进行，也能够独立进行发送和接收的操作。SCI 发送数据的过程如下：如图 3 右半部分所示，在 FIFO 功能使能的情况下，首先

9、，发送数据缓冲寄存器 SCITXBUF 从 TX FIFO 中获取由 CPU 加载的需要发送的数据，然后 SCITXBUF 将数据传输给发送移位寄存器 TXSHF，如果 SCI 的发送功能使能，TXSHF 则将接收到的数据逐位逐位的移到 SCITXD 引脚上。SCI 接收数据的过程如下：如图 3 的左半部分所示，首先，接收移位寄存器 RXSHF 逐位逐位的接收来自于 SCIRXD 引脚的数据，如果 SCI 的接收功能使能，RXSHF 将这些数据传输给接收缓冲寄存器 SCIRXBUF，CPU 就能从 SCIRXBUF 读取外部发送来的数据。当然，如果 FIFO 功能使能的话，SCIRXBUF 会

10、将数据加载到RX FIFO 的队列中，CPU 再从 FIFO 的队列读取数据。3.SCI 数据格式 我们在进行通信的时候，一般都会涉及到协议，所谓协议就是通信双方预先约定好的数据格式，以及数据的具体含义。这就像地下党员做情报工作时一样，地下工作人员将一份情报交给了上级，上级可以根据事先约定好的规则进行翻译，获取情报具体内容。如果情报被敌人截获那也不怕，由于敌人不知道情报中每个文字所代表的含义，所以，对于敌人来说，这份情报也是无效的。这种事先约定好的规则，我们就把它叫做通信协议。在 SCI 中，通信协议体现在 SCI 的数据格式上。通常将 SCI 的数据格式称之为可编程的数据格式，原因就是可以通

11、过 SCI 的通信控制寄存器 SCICCR 来进行设置，规定通信过程中所使用的数据格式。SCI 使用的是 NRZ 的数据格式，NRZ 数据格式包括了如下表所示的内容：序号 内容 1 1 个起始位 2 18 个数据位 3 1 个奇/偶/非极性位 4 12 个结束位 5 在地址位模式下，有 1 个用于区别数据或者地址的特殊位（仅用于多处理器通信）从上面的表中我们可以看到，真正的数据内容是 18 位，1 个字符的长度。我们通常将带有格式信息的每一个数据字符叫做一帧，在通信中常常是以帧为单位的。前面已经介绍过，SCI 有空闲线模式和地址位模式，而在平常使用的时候，我们一般都是两个处理器之间的通信，例如

12、 2812 和 PC 机或者 2812 和 2812之间通信，这时候，我们更适合使用空闲线模式，而地址位模式一般用于多处理器之间的通信。在空闲线模式下，SCI 发送或者接收一帧的数据格式如图 4 所示，其中 LSB 是数据的最低位，MSB 是数据的最高位。LSB234567MSB起始位结束位奇/偶/无极性 图 4 空闲线模式下 SCI 一帧的数据格式 Measuring our success is your success!4 HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究 具体的定义如图 4 所示的这些数据格式的寄存器是通信控制寄存器 SCICCR，其内容如图 5 所示。使用 SC

13、ICCR 进行数据格式编程如表 2 所示。图 5 SCI 通信控制寄存器 SCICCR 使用 SCICCR 进行数据格式编程 SciaRegs.SCICCR.bit.SCICHAR=8;/选择数据长度，为 8 个数据位 SciaRegs.SCICCR.bit.PARITYENA=1;/开启极性功能，值为 0 的时候取消极性功能 SciaRegs.SCICCR.bit.PARITY=0;/在开启极性功能的前提下，该位值为 0 时选择偶极性，值为 1 时选择奇极性 SciaRegs.SCICCR.bit.STOPBITS=0;/选择停止位，该位为 0 时有 1 个停止位，该位为 1 时有 2 个停

14、止位 当然，上述这几个语句，我们也可以合并成如下的语句：SciaRegs.SCICCR.all=0 x13;4.SCI 通信波特率通信波特率 前面我们学习了 SCI 在通信时采用的数据格式的问题，那么 SCI 是以什么样的速度去发送这些数据的呢？这个速度就是由波特率来决定的。所谓的波特率就是指每秒所能发送的位数。2812 的每个 SCI 都具有两个 8 位的波特率寄存器，SCIHBAUD 和 SCILBAUD，通过编程，可以实现达到 64K 不同的速率。波特率的计算公式如下所示：1*8LSPCLKBRRSCIAsynchronousBaud=（1）其中 BRR=波特率选择寄存器中的值，从十进制

15、转换成十六进制后，高 8 位赋值给 SCIHBAUD，低 8 位赋值给 SCILBAUD。值得注意的是，式 1 所示的波特率公式仅仅适用于165535BRR，当 BRR=0 是，波特率如下：16LSPCLKSCIAsynchronousBaud=（2）我们举例来进行说明。例如外部晶振位 30M，经过 PLL 之后 SYSCLKOUT 为 150MHz，然后，当低速预定标器 LOSPCP的值为 2 的时候，SYSCLKOUT 经过低速预定标器之后产生低速外设时钟 LSPCLK 为 37.5MHz，也就是说 SCI 的时钟为 37.5MHz。如果我们需要 SCI 的波特率为 19200，则将 LS

16、PCLK 和波特率的数值代入式 1，便可得到：BRR=243.14，由于寄存器都是正整数，所以省略掉小数后可以得到 BRR=243。将 243 转 Measuring our success is your success!5 HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究 换成 16 进制是 0 xF3，因此 SCIHBAUD 的值为 0，SCIHBAUD 的值为 0XF3。由于省略了小数，将会产生 0.06%的误差。当 LSPCLK 为 37.5M 时，对于 SCI 常见的波特率，其寄存器的值如下表所示：理想波特率 BRR（十进制）SCIHBAUD SCILBAUD 精确波特率 误

17、差（%）2400 1952 0 x7A 0 2400 0 4800 976 0 x3D 0 4798-0.04 9600 487 0 x1 0 xE7 9606-0.06 19200 243 0 0 xF3 19211 0.06 38400 121 0 0 x79 38422 0.06 在进行通信的时候，双方都必须以相同的数据格式和波特率进行通信，否则通信会失败。例如 2812和 PC 机上的串口调试软件进行通信时，2812 采用了什么样的数据格式和波特率，那么串口调试软件也需要设定成相同的数据格式和波特率，反之也一样，这是 SCI 通信不成功最简单，然而大家常常会忽略的问题。5.SCI 发送

18、和接收数据的机制 下面让我们一起来了解一下 SCI 模块在发送数据和接收数据时所采用的机制。我们通常使用的有两种方式：一种是查询方式，另一种是中断方式。查询方式，就是程序不断去查询状态标志位，看看 SCI 是不是已经做好了数据发送或者接收的准备。当数据发送时，需要查询的是位于 SCI 控制寄存器 2（SCICTL2）的第 7 为 TXREADY，发送器缓冲寄存器就绪标志。当这个位为 1 的时候，表明发送数据缓冲寄存器 SCITXBUF 已经准备好开始接收并发送下一个数据了。当数据写入 SCITXBUF，TXREADY 自动会清零，如果 TXENA 使能了，发送移位寄存器 TXSHF 就会把SC

19、ITXBUF 里面的数据发送出去。当数据接收时，需要查询的是 SCI 接收状态寄存器（SCIRXST）中的 RXRDY，接收器就绪标志。当从 SCIRXBUF 寄存器中已经准备好一个字符的数据，等待 CPU 去读时，RXRDY 位就会置 1。当数据被 CPU 从 SCIRXBUF 读出后，或者系统复位，都可以使 RXRDY 清 0。使用查询方式发送或者接收数据的程序结构大致如下：SCI 采用查询方式实现数据的发送和接收 if(SciaTx_Ready()=1)SciaRegs.SCITXBUF=SCI_Senddata;/SCI_senddata 为需要发送的数据 if(SciaRx_Read

20、y()=1)Sci_Receivedata=SciaRegs.SCIRXBUF.all;/SCI_Receivedata 用于存放接收的数据 Measuring our success is your success!6 HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究 /发送就绪标志状态查询函数 int SciaTx_Ready(void)unsigned int i;if(SciaRegs.SCICTL2.bit.TXRDY=1)i=1;/返回 1 说明发送器已经准备就绪，可以接收新的数据进行发送 else i=0;return(i);/接收就绪标志状态查询函数 int SciaRx

21、_Ready(void)unsigned int i;if(SciaRegs.SCIRXST.bit.RXRDY=1)i=1;/返回 1 说明数据接收已经就绪，等待 CPU 去读取数据 else i=0;return(i);除了查询方式之外，SCI 的发送和接收还可以通过中断进行控制。如果需要使用中断，根据我们前面所学的三级中断的知识，必须使能外设自己的中断、PIE 中断和 CPU 中断。SCIA 的发送和接收中断分别位于 PIE 模块第 9 组的第 1 和第 2 位，同时对应于 CPU 中断的 INT9。当前面所述的 TXRDY 也是个中断标志位，Measuring our success

22、is your success!7 HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究 当该位置 1 时，就会产生发送中断事件，如果各级中断都已经使能，则会响应 SCI 的发送中断函数。当接收中断标志位 RXRDY 置 1 时，就会产生接收中断标志。如果各级中断已经使能，则会响应 SCI 的接收中断。值得提出来的是，我们在讲中断这一章内容的时候讲过，外设中断的标志位一定要手动复位，在这里 SCI是个例外，原因如下：当发送器缓冲寄存器 SCITXBUF 做好准备发送数据时，TXRDY 置 1，但是当 CPU 将数据写入 SCITXBUF 的时候，TXRDY 自动会清 0。而当接收器缓冲寄存器

23、已经准备好数据等待 CPU 去读取时，RXRDY 置 1，当 CPU 将数据从 SCIRXBUF 读出时，RXRDY 也会自动清 0。这样也就是说发送和接收这两个中断标志位都是可以自动清零的，所以无需手动复位。这是和其他外设中断不一样的地方，希望大家能够注意。使用中断方式发送或者接受的程序结构如下表所示：SCI 采用中断方式发送或者接收数据/main 函数 Void main()./*初始化 PIE 中断*/InitPieCtrl();/*初始化 PIE 中断矢量表*/InitPieVectTable();/*设置中断服务程序入口地址*/EALLOW;/This is needed to wr

24、ite to EALLOW protected registers PieVectTable.TXAINT=&SCITXINTA_ISR;PieVectTable.RXAINT=&SCIRXINTA_ISR;EDIS;/This is needed to disable write to EALLOW protected registers /PIE 中断使能 PieCtrl.PIEIER9.bit.INTx1=1;/使能 SCI 发送中断 PieCtrl.PIEIER9.bit.INTx2=1;/使能 SCI 接收中断 /*开 CPU 中断*/IER|=M_INT9;EINT;/Enable

25、 Global interrupt INTM ERTM;/Enable Global realtime interrupt DBGM Measuring our success is your success!8 HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究 /接收中断函数 interrupt void SCIRXINTA_ISR(void)/SCI-A PieCtrl.PIEACK.bit.ACK9=1;/释放 PIE 同组中断 if(SciaRx_Ready()=1)Sci_Receivedata=SciaRegs.SCIRXBUF.all;/SCI_Receivedata 用于

26、存放接收的数据 EINT;/使能全局中断 /发送中断函数 interrupt void SCITXINTA_ISR(void)/SCI-A PieCtrl.PIEACK.bit.ACK9=1;/释放 PIE 同组中断 if(SciaTx_Ready()=1)SciaRegs.SCITXBUF=SCI_Senddata;/SCI_senddata 为需要发送的数据 EINT;/使能全局中断 从查询方式和中断方式的程序中可以看到，查询函数位于主函数的 for 循环内，这样才能不断的去查询 TXRDY 和 RXRDY 的状态，但是很明显程序运行的效率比较低。但是查询方式较中断方式而言，比较简单。因此

27、，可以建议使用如下的组合，数据接收采用中断方式，而数据发送采用查询方式。6.多处理器通信 多处理器通信，顾名思义，就是多个处理器之间实现数据通信。一个简单的多处理器通信示意图如图6 所示。在图中 A、B、C、D 之间都可以实现通信，实现表示处理器 A 和处理器 B、处理器 C、处理器 D 之间的通信。处理器 A 在同一时刻，只能和 B、C、D 之中的一个实现数据传输。当处理器 A 需要给 B、C、D中的某一个处理器发送数据时，A-B，A-C，A-D 这 3 条通路上都会出现相同的数据，那如何确保这些数据被正确的处理器接收呢？Measuring our success is your succe

28、ss!9 HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究 ABCD 图 6 SCI 多处理器通信示意图 我们想一下，如果您寄了一封信给远方的朋友，那邮递员如何准确的将信投递到您朋友家的邮箱的呢？因为您寄出的信封上写清楚了您朋友家的地址，邮递员将实际地址和信封上的地址核对，两者相符时，就把信投进信箱了。根据这个原理，如果我们给 A、B、C、D 事先分配好地址，然后 A 发送出去的信息里含有地址信息，B 或者 C 或者 D，在接收到这个数据信息的时候，先进行地址的核对，如果地址不符合，则不予响应。如果地址符合，则立即读取数据。这就是多处理器通信的基本原理。SCI 在进行多处理器通信时，根据

29、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。我们首先来学习地址位模式。图 7 地址位多处理器通信格式 当处理器 A 发出一串数据时，我们将其叫做数据块，由一个一个的帧构成。前面也讲过，帧就是带 Measuring our success is your success!10 HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究 有格式信息的字符数据。从图 7 可以看到，某一个数据块中的第一帧是地址信息，第二帧是数据信息，然后留有一些空余空间之后，又有一个数据块，第一帧也是地址信息，后面是数据信息。我们可以看到，第一帧地址信息后面的一个位是 1，而第 2 帧数据信息后面

30、的一个位是 0。我们把这一位称之为地址位，用于表示这个帧的数据时地址信息还是数据信息。像这样的，在通信格式中加入地址位来判断信息是数据还是地址的方式叫做多处理器通信的地址位方式。图 8 空闲线方式多处理器通信方式 图 8 是空闲线方式下多处理器通信时数据的示意图。在空闲线模式中，块与块之间有一段比较长的空闲时间，这段时间要明显长于快内帧与帧之间的空闲时间。如果某个帧之后有一段 10 个位或者更长的空闲时间，那就表明新的数据块开始了。在某一个数据块中，第一帧代表地址信息，后面的帧为数据信息。也就是说，地址信息还是数据信息是通过帧与帧之间的空闲间隔来判断的。当帧与帧之间的空闲间隔超过10 个位的时

31、候，就表示新的数据块开始，而且其第一帧为地址信息。空闲线模式中数据格式里没有额外的地址位，在处理 10 个字节以上的数据块时比地址位模式更为有效，被应用于典型的非多处理器 SCI 通信场合。而地址位模式由于有专门的位来进行识别地址信息，所以数据块之间不需要空闲时间等待，所以这种模式在处理一些小的数据块的时候更为有效，当然，我们也得看到，当传输数据的速度比较快，而程序执行速度不够快时，很容易中间会产生 10 位以上的空闲，这样其优势就更加不明显了。对于多处理器通信，平时用的比较少，所以大家只需要了解一下就可以了。7.SCI 的例程 大家在下载完本节课的压缩包文件夹里，应该有例程 hellodsp

32、sci 和串口调试软件。手头有板子的朋友就可以来做 SCI 的实验了。用串口线将 2812 上的 SCIA 口和电脑上的串口连接起来。使用笔记本的朋友由于很多笔记本自身没有串口，就需要使用 USB 转 RS232 的线。Hellodspsci.pjt 的功能是当 PC 机上的串口调试软件发送数据给 2812 时，2812 的 SCI 先接收数据，然后将这些数据又发送回 PC 机，通过串口调试软件来进行显示。由于绝大多数的程序代码已经在前面讲述过，这里就不再赘述，大家可以自己读一下程序，做一下实验。串口线连接好之后，将仿真器和开发板连接好，然后给开发板供电，将仿真器 USB 插到电脑上。打开 M

33、easuring our success is your success!11 HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究 CCS，导入工程 hellodspsci.pjt。编译没有错误之后，通过仿真器下载到 2812 的 RAM，点击运行程序。然后运行串口调试软件，界面如下图所示：图 9 串口调试软件设置界面 例程中采用的波特率为 19200，数据位 8 位，无极性校验，停止位 1 位，所以我们在串口调试软件里也要做相同的设置，然后打开串口，将 16 进制复选框上的勾点掉，这样数据是按照 ASCII 码进行发送的。在发送数据框里输入想要发送的数据，然后点击手工发送。我们这里输入的

34、是 hellodsp12345，点击发送之后，接收框立即显示数据 hellodsp12345，说明 SCI 和 PC 通信成功，如图 10 所示。图 10 串口通信成功 Measuring our success is your success!12 HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究 我们再来看一下通信时 CCS 中通过 watch window 观察到的 2812 接收到的数据，如图 11 所示。数组Sci_VarRx 是用来保存从 SCIRXBUF 中读取的数据。图 11 CCS 中观察 2812 接收到的数据 我们将 Sci_VarRx 数组中显示的十进制数据转换为

35、十六进制以后，可以得到下面的表格：SCI_VarRx dex hex ASCII 码对应的字符 0 104 68h h 1 101 65h e 2 108 6Ch l 3 108 6Ch l 4 111 6Fh o 5 100 64h d 6 115 73h s 7 112 70h p 8 49 31h 1 9 50 32h 2 10 51 33h 3 11 52 34h 4 12 53 35h 5 希望表中的数据对应关系对大家理解 SCI 通信时数据的内容能够有所帮助。在做上下位机通信的时候，我们通常采用 ASCII 码来进行数据的通信。SCI 通信部分的内容就讲解到这里了，您现在应该能够自

36、己写一个简单的 SCI 通信程序了，是不是有点跃跃欲试呢？哪赶紧自己写一个通信程序吧，看看是不是真的理解 SCI 的知识了，呵呵，祝您成功！Measuring our success is your success!13 HELLODSP 版权所有 请勿用于商业用途 违者必究 欢迎您访问中国DSP开发服务平台：http:/，更多信息等着您。产品推荐：2812 学习套餐热卖中，仅售 1180 元，质量和服务均有保障，欢迎选购。HELLODSP 销售联系方式：1.在线客服 请点击 HELLODSP 论坛首页上的在线客服，和销售人员沟通 2.QQ：42301774 3.电话：025-84528318-8002 4.手机：13776600442（7*24 小时服务）