一文解读SCI通信的相关内容

前言

本次总结主要是SCI通信的相关内容。具体如下：

1、通信波特率的设置；
2、SCI通信时序：数据格式，信号的接收与发送时序；
3、SCI接收、发送的相关原理，包括查询和中断，FIFO等；
4、如何设计通信协议：MCU–上位机，MCU–MCU。

基础知识

SCI：串行通信接口，串行通信技术的一种总称；
UART：通用异步收发器，串行通信的一种协议；
RS232：串行通信的一种物理接口电气标准。

1、串行通信：同步通信和异步通信

• 同步通信：发送、接收端共用一个时钟用来同步，如I2C、SPI；
• 异步通信：时钟独立，使用同一标称频率（波特率）。如SCI（UART）。

2、传输方式：单工、半双工、全双工

• 单工：单向传输，只需一根数据线；
• 半双工：双向传输，任一时刻只能发送或者接收，不能同时进行；
• 全双工：双向传输，可同时收发数据。

3、DSP中的SCI接口可以看做UART，输出电平为TTL，一般和RS232接口连接，RS232电平不同于TTL，需要进行电平转换，常用芯片如MAX232。

• 232电平：逻辑1：-3~15V；逻辑0：3 ~15V
• 标准TTL：逻辑1：2~5V；逻辑0：0 ~0.8V

1、时钟使能

1.1 时钟使能

时钟使能为外设时钟控制寄存器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的时钟由LSPCLK和波特率选择寄存器决定，波特率选择寄存器为16位。波特率的设置分两种情况：

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

2、SCI数据通信

2.1 数据格式

典型数据帧格式如图Figure1-3所示：

1. 1位起始位
2. 1-8位数据位（LSB低位先行）
3. 1个奇/偶校验位
4. 1位或2位停止位

所谓低位先行就是一个数据的地位在前 ，如0xAA，数据位则为：0101 0101

在这里说一下奇偶校验，奇偶校验检查称为垂直冗余检查，具体指在每个发送字符中增加一个额外为使字符中的“1”的数目是奇数或偶数。
奇校验：字符数据位中“1”的数目是偶数，校验位应为“1”，使数目为偶数；反之为“0”，如：1100 0011，数目为偶数，校验位则为1，即1100 0011 1；
偶校验：字符数据位中“1”的数目是偶数，校验位应为“0”，使数目为偶数；反之为“1”，如：1100 0011，数目为偶数，校验位则为1，即1100 0011 0。

2.2 SCI数据流

由图4-15可知发送和接收数据流。

1. 一个发送器（TX）的相关寄存器：发送数据缓冲寄存器（SCITXBUF）和发送移位寄存器（TXSHF）
   数据流向为：发送数据–>SCITXBUF–>TXSHF—>SCITXD发送出去；
2. 一个接收器（RX）的相关寄存器：接收数据缓冲寄存器（SCIRXBUF）和发送移位寄存器（RXSHF）
   数据流向为：接收数据—>SCIRXD–>RXSHF–>SCITXBUF存取缓冲器；
   接收数据直接通过接收数据缓冲器给变量即可。

以上的数据流都是在非FIFO模式下的，FIFO模式简单来说是设置了一个缓冲机制，设置一个数据的缓冲深度，当发送或接受数据存到设置的深度时，再进行发送或接收。具体流向见图4-15。

2.3、信号接收时序

信号接收时序如Figure1-8所示，具体时序为：

1. 1-RXENA使能，接收数据；
2. 2- 数据到SCIRXD，检测起始位；
3. 3-数据从移位寄存器RXSHF到缓冲寄存器SCIRXBUF，产生中断申请，RXRDY变高（1），已接收到一个新字符；
4. 4-程序读缓冲寄存器，RXRDY=0；
5. 5-下一次字节到达SCIRXD，检测启动位，清除；
6. 6-RXENA变为低（0）；
7. 继续想移位寄存器转载数据，但不移入缓冲寄存器。

以上是中断接收，我们一般都是用中断接收，中断直接获取缓冲寄存器的中的数据即可；而查询接收则是通过查询RXRDY标志位来进行接收，为高则接收到新字符，读之后为0.

2.4 信号的发送时序

1. 1-TXENA使能，发送数据，初始时缓冲寄存器SCITXBUF为空，TXRDY为高（1），TX EMPTY为高（1）；
2. 2-写数据到缓缓冲寄存器，不为空，TXRDY为低（0），EMPTY为低（0）；
3. 发送数据到移位寄存器TXSHF，缓冲寄存器为空，准备传送第二个字符到缓冲寄存器，3-TXRDY为高（1），中断请求；
4. 3-TXRDY为高（1）时，程序写第二个字符到缓冲寄存器，这时SCITXD开始发送第一个字符；写入缓冲寄存器后，4-TXRDY为低（0）；
5. 发送完第一个字符，开始将第二个字符移入移位寄存器，移完5-TXRDY为高（1），开始发送第二个字符；
6. 6-TXENA位变低，禁止发送数据，，结束当前字符的发送；
7. 7-第二个字符发送完成，缓冲寄存器为空，准备发送下一个字符。

以上为中断发送，一般我们发送可以直接赋值给缓冲寄存器SCITXBUF即可。

3 通信协议

一般使用SCI通信（RS232通信）可以是MCU–上位机，MCU–MCU等，这里主要说这两种，其实方法都一致。
1、如果传输的数据量不大的话，直接传输即可，也不需要进行精心的设计，规定好先后顺序即可，然后发送和接收都按照顺序进行即可；
2、如果传输的数据量的大的话，同时是全双工进行的话，这时候就需要进行设计相关的传输准则了。如：

1. 确定传输的对象；
2. 确定双方的通信地址；
3. 确定传输数据的命令，不同命令对应传输不同的数据；
4. 确定校验的方法，每次指令传输的数据都进行校验，验证传输的和接收的是否一致，不一致则重新接收；
5. 全部确定以后，即可按照地址、传输指令和校验方法编写程序进行验证。

总结

此次的重点在于波特率的设置以及数据传输的时序，至于通信协议只是写了最基本的思路，需要根据具体的实际情况进行编写相关的通信标准，然后设计程序。