第14章 串行通信接口SCI
串行通信接口SCI
串行通信分为同步通信和异步通信。
串行通信接口都具有发送引脚TXD和接收引脚RXD，它们是TTL平电。
如果要利用这两个引脚与外界实行异步通信，必须将TTL电平转化为RS-232电平。
SCI是一种全双工异步串行通信接口，主要用于MCU与其他计算机或设备之间的通信，几个独立的MCU也能通过SCI实现串行通信，形成网络。
从编程角度看，先设定好波特率，通信格式，是否校验，是否允许中断等。
接着发送数据时，先检查相应的标志位是否允许发送数据，如果可以，则把数据放入SCI数据寄存器即可，剩下的工作芯片自动完成：将数据从SCI数据寄存器送到发送移位寄存器，硬件驱动将发送移位寄存器里的数据按规定发送到发送引脚TXD，供对方接收。
接收时，数据逐位从接收引脚RXD进入到接收移位寄存器，当收到一个完整字节时，芯片会自动将数据送到SCI数据寄存器，并置相应的标志位，我们就可以根据标志位的情况来读取数据了。
SCIBDH:TNP[1:0]：发送窄脉冲位。
此位的设定与SCI传送的脉冲对应关系如下表：SCIBDL:SBR[12:0]：波特率设定位当IREN=0时，SCI波特率=SCI总线时钟/（16*SBR[12:0]）当IREN=1时，SCI波特率=SCI总线时钟/（32*SBR[12:1]）SCICR1:控制寄存器1（当AMAP=0时有效）LOOPS：循环模式选择位。
LOOPS=0时，为正常模式。
LOOPS=1时，为自发自收模式，在此模式下，RXD引脚与SCI内部断开，内部发送数据直接作为接收的输入，用于测试。
接收器的输入由RSRC位决定。
SCISWAI：当SCISWAI=0时，SCI可以在等待模式下工作。
当SCISWAI=1时，SCI 不可以在等待模式下工作。
RSRC：当LOOPS=1时，RSRC位决定接收移位寄存器接收数据的来源。
RSRC=1，RXD引脚与SCI模块断开，SCI用TXD引脚来发送及接收。
RSRC=0时，发送器的输出作为接收器的输入。
DSP课件-SCI串行通信接口
CPU
SCITXBUF
TXSHF
SCITXD
13
SCI的中断
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器的工作； 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：
22
地址位多处理器模式 地址位多处理器协议中，每帧的最后一个数据位后有一个附加的地址位；
数据块的第一帧的地址位设置为1，其余帧的地址位为0； 数据传输与数据块间的空闲周期无关。
ADDR/I多处理器模式
数据块发送：
TXWAKE=1发送地址 TXWAKE＝0发送数据
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）。
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。
1166
中断方式
中断方式：通过中断进行控制SCI的发送和接收数据，必 须使能外设中断、PIE中断和CPU中断。SCIA的发送和接收 中断对应CPU中断的INT9。TXRDY是发送中断标志位，置1 时产生发送中断事件，则响应SCI的发送中断函数。同样， 当接收中断标志位RXRDY置1时，产生接收中断事件，则响 应SCI的接收中断函数。
TMS320x280x串行通讯接口(SCI)手册
TMS320x280x, 2801x, 2804x Serial Communications Interface (SCI) Reference Guide.pdf串行通讯接口（SCI）两线异步串行接口，即UART。
支持半双工和全双工通讯。
发送或接收完成通过中断驱动或查询状态标志实现。
波特率自适应。
包含两个SCI模块：SCI-A、SCI-B。
Character——Frame中的数据位Frame——起始位+数据位+(地址位)+校验位+停止位Block——若干Frame多处理器通讯：同一时刻只能有一个处理器作为数据发送者占用串行总线。
在Block中包含一个Address字节，接收者通过鉴别该字节判断是否与自己通讯，如果不符，则后续字节不会触发中断。
直至下一Address字节到来（触发中断），方再次判断。
通过置位SLEEP可以实现只有Address字节可触发中断，当中断处理程序判别出符合的Address字节后，需手动复位SLEEP，以允许后续数据字节触发中断。
idle-line多处理器通讯机制以10位或更多位高电平作为idle time。
idle time用以区分Block。
Block内首个Frame是address。
实现步骤：1)idle time唤醒SCI模块；2)处理器将识别下一个SCI中断；3)中断处理程序对收到的address和程序预知的地址进行比较；4)如果比较结果一致，中断服务程序应使SLEEP复位，并且接收剩余的数据Frame；如果不一致，则SLEEP保持置位。
idle time的生成方法：1)制造延时。
2)将TXWAKE置位，再向SCITXBUF写入一个字节，将发送长度为11位的idle time。
address bit多处理器通讯机制每一Frame额外包含一个address位。
Block内首个Frame 的address位为1，其余Frame的address位为0。
实现步骤：1)将TXWAKE置位，向SCITXBUF写入地址字节；2)TXWAKE复位以发送剩余非地址Frame。
DSP课件-SCI串行通信接口
8255A
打印机插座
CPU
PA0~7
PC7 PC2
地
DATA0~7
STB BUSY 地
8255A并行打印机接口电路框图
3
串行通信概述
串行通信：通信线上既传输数据信息，也传输联络信息，因 此收发双方就必须要有通信协议。特点是串行传输成本低， 适用于远距离通信，但传输速度低。 串行通信分类：1）同步通信；2）异步通信。
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。 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。 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。
发送过程：在FIFO功能使能的情况下，缓冲寄存器SCITXBUF从TX FIFO中获 取要发送的数据，然后将数据传输给发送移位寄存器TXSHF，若SCI的发送功 能使能，将接收到的数据逐位的移到SCITXD引脚上。
8
SCI的数据格式
SCI的数据格式包括： 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 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）
CPU SCIRXBUF
每个字符6个数据位
RXSHF
SCIRXD
地址位模式
12
通信过程中的发送器信号 3个数据位
地址位模式
1）TXENA＝1（SCICTL1.D1），使能发送器发送数据； 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；
串行接口教程串行通讯的概念
（2）数据发送与接收线： 发送数据(Transmitted data-TxD)——通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，(DTE→DCE)。 接收数据(Received data-RxD)——通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据，(DCE→DTE)。 （3）地线 有两根线SG、PG——信号地和保护地信号线，无方向。
奇偶校验
奇校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，“1”的个数为奇数，如： 1 0110，0101 0 0110，0001 偶校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，“1”的个数为偶数，如： 1 0100，0101 0 0100，0001
1.电气特性
EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。 在TxD和RxD上：逻辑1(MARK) =-3V～-15V 逻辑0(SPACE)=+3～＋15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上： 信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V 信号无效（断开，OFF状态，负电压) = -3V～-15V
TTLRS232转换芯片
连接器的机械特性
串口通信基本接线方法
9针串口（DB9）
25针串口（DB25）
针号
功能说明
缩写
针号
功能说明
缩写
1
数据载波检测
DCD
8
数据载波检测
DCD
2
接收数据
RXD
3
接收数据
RXD
3
发送数据
TXD
2
发送数据
TXD
4
数据终端准备
DTR
SCI
SCI(serial communication interface)串行通信接口SCI 是一个双线的异步接口，即具有接受和发送两根信号线的异步接口，一般可以看着UART(通用异步接收/发送装置)，SCI可以工作在查询和中断的方式实例：设计时使用MAX3232芯片将SCI 设计成串口RS232，那么X2812就可以和其他使用RS232接口的设备进行通信，当然也可设计成其他电平形式的串口，如RS485。
2812具有2个相同的SCI 模块，SCIA,SCIB 。
每个模块都有一个接收器和发送器，发送器和接收器都具有一个16级深度的FIFO 队列。
它们都自己独立的使能位和中断位。
工作模式：一．SCI 模块的特点1. 有两个引脚，发送SCITXD 和接收SCIRXD ，分别对应FPIOF 模块的第4位和第5位。
在编程初始化时，需要将GPIOFMUX 寄存器的第4位和第5位置1，否则这两个引脚就是通用数字I/O 口。
2. 外部晶振通过PLL 模块倍频之后产生了CPU 的系统时钟SYSCLKOUT ，经低速时钟预定标器之后输出低速外设时钟LSPCLK 提供给SCI 模块，要保证SCI 正常运行，系统控制模块必须使能SCI 时钟，只有使能了，LSPCLK 才能供给SCI 。
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1.3. SCI 具有4种错误检测标志：极性错误，超时错误，帧错误，间断检测A A ABB B单工，A 只发，B 只接半双工，A,B 都可发，同一时刻只能接收或发送全双工，任何时刻，都可发4.具有双缓冲接收和发送功能，接收缓冲寄存器位SCIRXBUF，发送缓冲寄存器为SCITXBUF。
独立的发送器和接收器使得SCI可以工作于半双工或全双工5.可以产生两个中断:SCIRXINT和SCITXINT，即接收中断和发送中断，SCI模块具有独立的发送中断使能位和接收中断使能位，发送和接收可以通过中断方式实现，也可以查询中断方式是实现6.在多处理器模式下，SCI模块具有两种唤醒方式：空闲线方式和地址位方式。
串口通信（SCI）
串口通信（SCI）名词解释：IR: InfraRed(红外)LSB: Least Significant Bit (最低有效位)MSB: Most Significant Bit(最高有效位)特征：八个中断标志位：(1)、传送区为空(2)、传送完成(3)、接收区已满(4)、空闲接收输入(5)、接收器超出(6)、噪音错误(7)、架构错误(8)、奇偶校验错误(9)、接收唤醒(10)、发送冲突(11)、SCI寄存器：注意：SCIBDH、SCIBDL、SCICR1这3个寄存器只能在SCISR2的AMAP=0时才能进入而SCIASR1、SCIACR1、SCIACR2这3个寄存器则只能在SCISR 的AMAP=1时才能进入1、SCI Baud Rate Registers (SCIBDH, SCIBDL)在AMAP=0的时候可写在AMAP=0的情况下，如果只有SCIBDH被写入，读取SCIBDH 不会返回当前值，直到SCIBDL也被写入(在写入SCIBDH之后) 注意：这两个寄存器只有在AMAP=0的情况下才能在memory map下可见IREN：0红外调制/解调不使能；1红外调制解调使能TNP[1:0]：此位控制是否使能narrow pluse(不知道是什么)SBR[12:0]：SCI 波特率设置位。
当IREN=0时，SCI baud rate = SCI bus clock / (16 x SBR[12:0])当IREN= 1时，SCI baud rate = SCI bus clock / (32 x SBR[12:1])注意：波特率发生器在reset之后被禁止且直至TE、RE位被置一。
而且，波特率发生器在（SBR[12:0]=0和IREN=0）||（SBR[12:0]=0和IREN=1）的情况下被禁止。
注意：只写入SCIBDH不写入SCIBDL是无效的，因为在未写入SCIBDL之前写入SCIBDH，会将SCIBDH的值放入一个短暂储存的空间。
串行通信接口模块(SCI)概要
电气工程学院
Electrical Engineering Institute of NEDU
2020年1月29日星期三
12.2.2 SCI的多处理器通信
1.空闲线多处理器模式（ADDR/IDLE MODE=0）
数据块被块间的时间间隔分开，该时间间隔 比块中的数据帧之间的时间间隔要长，一帧后的 空闲时间（10个或更多个高电平位）表明了一个 新块的开始。如下页图所示：
Electrical Engineering Institute of NEDU
TXD RXD
从机n
2020年1月29日星期三
12.2.1串行通信接口可编程的数据格式 串行通信接口的NRZ数据格式包括：
一个起始位； 1～8个数据位； 一个奇/偶校验位 或 无奇/偶校验位； 1～2个停止位； 一个用于区分数据和地址的额外位。
BRR=24000000/（9600*8）–1=311.5
取138H 所以波特率选择寄存器设置为 SCIHBUAD=01H，SCILBAUD=38H
电气工程学院
Electrical Engineering Institute of NEDU
2020年1月29日星期三
12.3串行通信接口控制寄存器
第十二章 串行通信接口模块（SCI） Serial Communication Interface
电气工程学院
Electrical Engineering Institute of NEDU
2020年1月29日星期三
12.1串行通信接口概述
SCI模块支持异步通信;
SCI接收器和发送器是双缓冲的，各自有独立 的使能位和中断标志位。可以独立工作，或全 双工方式工作;
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空闲线模式下SCI一帧的数据格式
SCI的数据帧包括： 1个起始位、1~8个数据位、1个可选的奇偶校验位和1或2个停止位。
SCI异步通信格式
SCI通信的波特率
波特率就是指设备每秒所能发送的二进制数据 的位数。 X281X的每个SCI模块都具有2个8位的波特率 寄存器，SCIHBAUD和SCILBAUD，通过编程， 可以实现达到64K种不同的速率。
TXFFIL
TXFFIENA
1
TXINT
SCI多处理器通信模式
多处理器通信，顾名思义，就是多个处理器之间进行数据通信。 一个简单的多处理器通信拓扑示意图如下图所示。在图中，处理 器A、B、C、D之间都可以实现通信，图中的实线表示处理器A和 处理器B、C、D之间的通信。在同一个时刻，处理器A只能和处理 器B、C、D之中的一个实现数据传输。当处理器A给处理器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，那如何来确保这些数据被正确的处理器接收 呢？
地址位多处理器通信模式
空闲线多处理通信模式
串行通信的三种方式
根据数据的传送方向，串行通信可以分 为单工、半双工和全双工三种
SCI模块的特点
SCI模块信号总结
信号分类 信号名称 说明 SCIRXD SCI异步串口接收数据
外部信号 SCITXD
SCI异步串口发送数据
LSPCLK 控制信号
低速外设预定标时钟
RXINT
SCI接收中断
中断信号 TXINT
SCI发送中断
SCI模块的工作原理
1．1个发送器及其相关寄存器 SCITXBUF：发送数据缓冲寄存器，存放由CPU装载的需要发送的数据； TXSHF：发送移位寄存器，从SCITXBUF寄存器接收数据，然后将数据逐位逐位 移到SCITXD引脚上，每次移1位数据。 2．1个接收器及其相关寄存器 RXSHF：接收移位寄存器，从SCIRXD引脚移入数据，每次移1位数据。 SCIRXBUF：接收数据缓冲寄存器，存放CPU要读取的数据。从其他处理器传输 过来的数据逐位逐位的移入寄存器RXSHF，当装满RXSHF的时候，将数据装入 接收数据缓冲寄存器SXIRXBUF和接收仿真缓冲寄存器SCIRXEMU中。
2400
1952
0x7A
0
2400
0
4800
976
0x3D
0
4798-0.049600487
0x01
0xE7
9606
-0.06
19200
243
0
0xF3
19211
0.06
38400
121
0
0x79
38422
0.06
SCI模块的中断
SCI模块的中断
工作模式 SCI中断源 中断标志位 中断使能位 SCIFFENA 中断线 接收完成 RXRDY RX/BKINTENA 0 RXINT
1 BRR 65535 时的情况，
当BRR=0时，SCI模块通信的波特率为：
SCI Asynchronous Baud
LSPCLK 16
LSPCLK=37.5MHz时，SCI常见波特率所对应的波特率寄存器的值
BRR(十进制) 误差(%)
理想波特率
SCIHBAUD
SCILBAUD
精确波特率
SCI通信的波特率
SCI模块通信波特率与波特率选择寄存器之间的关系如下所示：
BRR
LSPCLK 1 SCI Asynchronous Baud*8
其中，BRR为SCI波特率选择寄存器中的值，从十进制转换成16进制后， 其高8位赋值给SCIHBAUD，低8位赋值给SCILBAUD。
需要提醒的是，上式所示的波特率公式仅仅适用于
3．1个可编程的波特率发生器。
4. 数据存储器映射的控制和状态寄存器。
SCI模块的工作原理
SCI通信的数据格式
X281X的SCI模块使用的是NRZ数据格式， 其包括了： (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)在多处理器通信时的地址位模式下， 有1个用于区别数据或者地址的特殊位。
接收错误 标准SCI模式
RXERR
RXERRINTENA
0
RXINT
接收间断
BRKDT
RX/BKINTENA
0
RXINT
发送完成
TXRDY
TXINTENA
0
TXINT
接收错误和接收间断
RXERR
RXERRINTENA
1
RXINT
FIFO模式
FIFO接收中断
RXFFIL
RXFFIENA
1
RXINT
FIFO发送中断
第14章 串行通信接口SCI
14.1 串行通信接口SCI
SCI是Serial Communication Interface的 简称，即串行通信接口。 SCI是一个双线的异步串口，换句话说， 是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)。 X281X的内部具有两个相同的SCI模块， SCIA和SCIB。