DSP的串行接口SCI问题

只看该作者 · 2017-9-27 12:47

DSP的串行接口SCI问题

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）。

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。

一. 2812-SCI模块

      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1，才能使得这两个引脚具有发送和接收的功能。SCIA可以产生两个中断，SCIRXINTA和SCITXINTA，即发送中断和接收中断。

      二. 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。
      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。

      三. SCI模块发送和接收数据的工作原理

      SCI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：如图右半部分所示，在FIFO功能使能的情况下，首先，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会将数据加载到RX FIFO的队列中，CPU再从FIFO的队列读取数据

      四. SCI数据格式
      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

1 -- 1个起始位
2 -- 1—8个数据位
3 -- 1个奇/偶/非极性位
4 -- 1—2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）

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真正的数据内容是1—8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。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2812和PC机或者2812和2812之间通信，这时候，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示，其中LSB是数据的最低位，MSB是数据的最高位。
空闲线模式下SCI一帧的数据格式---具体的定义这些数据格式的寄存器是通信控制寄存器SCICCR

      五. SCI通信波特率设置
      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：（ 1 ≤ BRR ≤65535 ）
      ( BRR=0 )
      BRR=波特率选择寄存器中的值，从十进制转换成十六进制后，高8位赋值给SCIHBAUD，低8位赋值给SCILBAUD
   LSPCLK=37.5M时，SCI常见的波特率

      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。

      六. SCI发送和接收数据的机制
      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SCITXBUF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。
      中断方式：如果需要使用中断，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，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，注意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，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。