第08章 串行通信接口SCI与串行外设接口SPI.ppt

第八章串行通信接口SCI与串行外设接口SPI,主要内容串行通信基本知识概要SCI的外围硬件电路与基本编程原理SCI模块的编程结构串行通信编程实例SPI模块的编程结构及应用实例SPIA/D扩展接口,嵌入式应用技术基础教程课件,8.1串行通信基本知识概要,8.1串行通信基本知识概要,8.1.1基本概念（）异步串行通信的格式SCI通常采用NRZ数据格式，即：standardnon-return-zeromark/spacedataformat，译为：“标准不归零传号/空号数据格式”。“不归零”的最初含义是：用正、负电平表示二进制值，不使用零电平。“mark/space”即“传号/空号”分别是表示两种状态的物理名称，逻辑名称记为“1/0”。下图给出了8位数据、无校验情况的传送格式。,嵌入式应用技术基础教程课件,8.1串行通信基本知识概要,（2）串行通信的波特率,波特率（baudrate）：每秒内传送的位数。波特率单位是位/秒，记为bps。通常情况下，波特率的单位可以省略。通常使用的波特率有300、600、900、1200、1800、2400、4800、9600、19200、38400。,嵌入式应用技术基础教程课件,8.1串行通信基本知识概要,字符奇偶校验检查（characterparitychecking）称为垂直冗余检查（verticalredundancychecking，VRC），它是每个字符增加一个额外位使字符中“1”的个数为奇数或偶数。奇校验：如果字符数据位中“1”的数目是偶数，校验位应为“1”，如果“1”的数目是奇数，校验位应为“0”。偶校验：如果字符数据位中“1”的数目是偶数，则校验位应为“0”，如果是奇数则为“1”。,（3）奇偶校验,嵌入式应用技术基础教程课件,8.1串行通信基本知识概要,单工（Simplex）：数据传送是单向的，一端为发送端，另一端为接收端。这种传输方式中，除了地线之外，只要一根数据线就可以了。有线广播就是单工的。全双工（Full-duplex）：数据传送是双向的，且可以同时接收与发送数据。这种传输方式中，除了地线之外，需要两根数据线，站在任何一端的角度看，一根为发送线，另一根为接收线。一般情况下，MCU的异步串行通信接口均是全双工的。半双工（Half-duplex）：数据传送也是双向的，但是在这种传输方式中，除了地线之外，一般只有一根数据线。任何一个时刻，只能由一方发送数据，另一方接收数据，不能同时收发。在freescale的HC08系列MCU中，监控模式的通信就采用这种方式。,（4）串行通信的传输方式,嵌入式应用技术基础教程课件,8.1串行通信基本知识概要,MCU引脚一般输入/输出使用TTL电平，而TTL电平的“1”和“0”的特征电压分别为2.4V和0.4V，适用于板内数据传输。为了使信号传输得更远，美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）制订了串行物理接口标准RS-232C。RS-232C采用负逻辑，-3V-15V为逻辑“1”，+3V+15V为逻辑“0”。RS-232C最大的传输距离是30m，通信速率一般低于20Kbps。,8.1.2RS-232C总线标准,嵌入式应用技术基础教程课件,8.1串行通信基本知识概要,8.1.2RS-232C总线标准,RS-232接口，简称“串口”，它主要用于连接具有同样接口的室内设备。目前几乎所有计算机上的串行口都是9芯接口。右图给出了9芯串行接口的排列位置，相应引脚含义见表8-1。,嵌入式应用技术基础教程课件,返回,8.2SCI的外围硬件电路与基本编程原理,8.2SCI的外围硬件电路与基本编程原理,8.2.1SCI的外围硬件电路（1）电源供给与滤波（2）晶振电路（3）复位电路（4）SCI电平转换电路,嵌入式应用技术基础教程课件,8.2SCI的外围硬件电路与基本编程原理,具有串行通信功能的MC68HC908G932最小系统电路原理图,嵌入式应用技术基础教程课件,8.2SCI的外围硬件电路与基本编程原理,8.2.2SCI的基本编程原理,嵌入式应用技术基础教程课件,返回,8.3SCI模块的编程结构,8.3SCI模块的编程结构,8.3.1SCI的寄存器MC68HC908GP32的SCI有7个寄存器，地址为$0013$0019。（1）SCI波特率寄存器(SCIBaudRateRegister，SCBR)SCBR的作用是设置串行通信的波特率，其地址是$0019。D7、D6、D3：未定义；D5D4SCP：波特率预分频位(SCIBaudRatePrescalerBits)SCP1、SCP0=00011011PD=13413,嵌入式应用技术基础教程课件,8.3SCI模块的编程结构,D2D0SCR：波特率选择位（SCIBaudRateSelectBits），定义波特率另一分频值，记为：BD，定义如下:SCR2、1、0=000001010011100101110111BD=1248163264128设fSCI为串行通信时钟源频率，fSCI=fBUS或CGMXCLK，取决于CONFIG2的SCIBDSRC，一般设定SCIBDSRC=1，SCI用内部总线时钟，则fSCI=fBUS，则波特率的定义公式为：BtfBUS/（64PDBD）,（1）SCI波特率寄存器(SCIBaudRateRegister，SCBR),嵌入式应用技术基础教程课件,8.3SCI模块的编程结构,（2）SCI控制寄存器1(SCIControlRegister1，SCC1),SCC1的地址是：$0013,定义为：,嵌入式应用技术基础教程课件,循环模式选择位,SCI允许位,奇偶校验类型选择位,奇偶校验允许位,空闲线类型位,唤醒条件位,模式-字符长度选择位,发送反转标志位,8.3SCI模块的编程结构,（3）SCI控制寄存器2(SCIControlRegister2，SCC2),SCC2的地址是：$0014,定义为：,嵌入式应用技术基础教程课件,发送中断允许位,发送完成中断允许位,发送终止位,接收器唤醒位,接收器允许位,发送器允许位,空闲线中断允许位,接收中断允许位,8.3SCI模块的编程结构,（4）SCI控制寄存器3(SCIControlRegister3，SCC3),SCC3的地址是：$0015,定义为：,嵌入式应用技术基础教程课件,接收位8,发送位8,接收器奇偶错误中断允许位,接收器帧错误中断允许位,接收器噪声错误中断允许位,接收器溢出中断允许位,DMA发送允许位,DMA接收允许位,8.3SCI模块的编程结构,（5）SCI状态寄存器1(SCIStatusRegister1，SCS1),SCS1的地址是：$0016,定义为：,嵌入式应用技术基础教程课件,发送缓冲区空标志位,发送完成标志位,接收器奇偶错误标志位,接收器帧错误标志位,接收器噪声标志位,接收器溢出标志位,接收器空闲标志位,接收器满标志位,8.3SCI模块的编程结构,（6）SCI状态寄存器2(SCIStatusRegister2，SCS2),SCS2的地址是：$0017,定义为：,嵌入式应用技术基础教程课件,未定义,接收进行标志位,终止码标志位,8.3SCI模块的编程结构,（7）SCI数据寄存器(SCIDataRegister，SCDR),SCDR为SCI系统最常用的寄存器，它的地址是：$0018。写入时，为要发送的8位数据，记为：T7T0；读出时，为接收的8位数据，记为：R7R0。不受复位影响。,嵌入式应用技术基础教程课件,8.3SCI模块的编程结构,（1）SCI初始化对SCI进行初始化，最少由以下三步构成：第一步：定义波特率。LDA#%00000010STASCBR;总线频率fBUS2.4576MHz，定义波特率Bt=9600第二步：写控制字到SCI控制寄存器1（SCC1）。LDA#%01000000STASCC1;设置允许SCI，正常码输出、8位数据、无校验第三步：写控制字到SCI控制寄存器2（SCC2）。LDA#%00001100STASCC2;设置允许发送、允许接收，查询方式收发,8.3.2串行口初始化与收发编程的基本方法,嵌入式应用技术基础教程课件,8.3SCI模块的编程结构,（2）发送一个数据与接收一个数据,发送数据是通过判断状态寄存器SCS1的第7位（SCTE）进行的，而接收数据是通过判断状态寄存器SCS1的第5位（SCRF）进行的。不论是发送还是接收，均使用SCI数据寄存器SCDR。发送时，将要发送的数据送入SCDR即可，接收时，从SCDR中取出的即是收到的数据。;串行发送A中的数BRCLR7,SCS1,*;SCS1.7=0?为0则等待STASCDR;SCS1.7=1,可以发送数据;查询方式接收一个串行数据，接收的数据放入寄存器A中BRCLR5,SCS1,*;SCS1.5=0?为0则等待LDASCDR;SCS1.5=1,可以取出数据,嵌入式应用技术基础教程课件,返回,8.4串行通信编程实例,8.4串行通信编程实例,8.4.108汇编语言串行通信子程序（）SCI初始化汇编子程序对串行口的初始化一般在主循环之前进行，即使以中断方式接收或发送，在初始化子程序中只定义查询方式收发。允许中断的设置，在进入主循环之前进行。（2）串行发送与接收汇编通用子程序发送与接收使用同一个寄存器的不同位作为测试标志，发送与接收的数据寄存器地址相同。,嵌入式应用技术基础教程课件,8.4串行通信编程实例,（1）查询方式MCU方主程序MCU方的程序功能是：把通过串行口收到的数据发送回去。（2）PC机方VB程序PC机方VB程序的功能是：在“发送窗口”的文本框输入字符，单击“发送”按钮，其文本框中的字符被发送出去。任何时候，只要PC机串行口收到数据，则显示在“接收窗口”。（3）中断方式MCU方主程序,8.4.208汇编语言串行通信测试实例,嵌入式应用技术基础教程课件,8.4串行通信编程实例,（1）SCI初始化08C语言子程序（2）串行发送与接收08C语言通用子程序（3）查询方式08C语言主程序（4）中断方式08C语言主程序（5）08C语言的串行中断方式的矢量表文件,8.4.308C语言串行通信子程序与测试实例,嵌入式应用技术基础教程课件,返回,8.5SPI模块的编程结构及应用实例,8.5SPI模块的编程结构及应用实例,8.5.1SPI的基本工作原理MC68HC908GP32单片机D口的PTD0PTD3引脚与SPI模块共用。作为SPI的引脚时，名称分别为：SS、MISO、MOSI、SPSCK。（1）从机选择引脚SS(Slaveselect)若MCU的SPI工作于主机方式，置SS为高电平；若SPI工作于从机方式，当SS=0时，表示主机选中了该从机，反之则未选中该从机。（2）主出从入引脚MOSI(Masterout/slavein)MOSI是主机输出、从机输入数据线。（3）主入从出引脚MISO(Masterin/slaveout)MISO是主机输入、从机输出数据线。（4）SPI串行时钟引脚SPSCK(SPIserialclock)SPSCK用于控制主机与从机之间的数据传输。,嵌入式应用技术基础教程课件,8.5SPI模块的编程结构及应用实例,主MCU和从MCU的连接,下图是一个主MCU和一个从MCU的连接，也可以一个主MCU与多个MCU进行连接形成一个主机多个从机的系统；还可以多个MCU互联构成多主机系统；另外也可以一个MCU挂接多个从属外设。,嵌入式应用技术基础教程课件,8.5SPI模块的编程结构及应用实例,MC68HC908GP32的SPI模块有3个寄存器，它们对应的存储器地址为$0010$0012。（1）SPI数据寄存器（SPIDataRegister，SPDR）SPDR的地址是$0012。写入时，为要发送的8位数据，记为：T7T0；读出时，为接收的8位数据，记为：R7R0。它们的特点与SCI数据寄存器相似。在实际内部结构上，SPDR由两个独立的数据寄存器组成，即只能写入的发送数据寄存器和只能读出的接收数据寄存器，它们共用一个地址。,8.5.2SPI的寄存器,嵌入式应用技术基础教程课件,8.5SPI模块的编程结构及应用实例,（2）SPI控制寄存器（SPIControlRegister，SPCR）,SPCR一般情况下只能复位时写一次，以后不再对其写入，不再更改对SPI的设置。SPCR的地址是$0010，定义为：,嵌入式应用技术基础教程课件,SPI接收中断允许位,DMA选择位,SPI发送中断允许位,SPI允许位,SPI线或模式位,时钟相位位,时钟极性选择位,SPI主机位,8.5SPI模块的编程结构及应用实例,（3）SPI状态和控制寄存器（SPIStatusandControlRegister，SPSCR）,SPSCR的地址是$0011，定义为：,嵌入式应用技术基础教程课件,SPI接收器满标志位,错误中断允许位,SPI波特率选择位,模式错误标志允许位,SPI发送器空标志位,模式错误标志位,溢出标志位,SPI的波特率=CGMOUT/(2xBD)。BD是分频系数，由SPR1、SPR0位决定：SPR1、SPR0=00011011BD=2832128,8.5SPI模块的编程结构及应用实例,（1）SPI初始化第一步：写控制字到SPCR，确定是否允许SPI接收中断、SPI的工作方式、时钟极性、时钟相位、是否允许SPI等。例如：LDA#%00100010;不产生中断、主机方式、时钟空闲低电平STASPCR第二步：写控制字到SPSCR，确定SPI的波特率：LDA#%00000001;8分频STASPSCR,8.5.3SPI编程基本方法,嵌入式应用技术基础教程课件,8.5SPI模块的编程结构及应用实例,（2）发送一个数据与接收一个数据要通过SPI发送一个数据，同时通过SPI接收一个数据，作为主机方，只要将数据送入SPDR，然后检查SPSCR的SPTE位（位3），如果该位为1，表示数据已经送出。若同时接收对方送来的数据，则接着检查SPSCR的SPRF位（位7），如果该位为1，表示要接收的数据已经进入数据寄存器，可以取出。例如：下列程序发送A中数据，同时接收对方数据放入A中：STASPDR;送入SPDRNOP;适当延时NOPBRCLR3,SPSCR,*;为0等待,即等待SPTE(位3)为1，发送完毕BRCLR7,SPSCR,*;为0等待,即等待SPRF(位7)为1，接收完毕LDASPDR;取收到的数据到寄存器A中,8.5.3SPI编程基本方法,嵌入式应用技术基础教程课件,返回,8.6SPI应用实例高位A/D扩展接口,8.6SPI应用实例高位A/D扩展接口,8.6.1TLC2543芯片简介（）TLC2543的引脚,嵌入式应用技术基础教程课件,8.6SPI应用实例高位A/D扩展接口,TLC2543引脚说明,嵌入式应用技术基础教程课件,8.6SPI应用实例高位A/D扩展接口,控制字的格式控制字为从DATAINPUT端串行输入TLC2543芯片内部的8位数据，它告诉TLC2543要转换的模拟量通道、转换后的输出数据长度、输出数据的格式。TLC2543的内部寄存器输入数据寄存器存放从DATAINPUT端移入的控制字。输出数据寄存器存放转换好的数据，以供从DATAOUT端移出。,（2）TLC2543的编程要点,嵌入式应用技术基础教程课件,8.6SPI应用实例高位A/D扩展接口,转换过程上电后，片选CS必须从高到低，才能开始一次工作周期，此时EOC为高，输入数据寄存器被置0，输出数据寄存器内容是随机的。开始时,片选CS为高,I/OCLOCK、DATAINPUT被禁止,DATAOUT呈高阻态，EOC为高。使CS变低，I/OCLOCK、DATAINPUT使能，DATAOUT脱离高阻态。12个时钟信号从I/OCLOCK端依次加入，控制字从DATAINPUT一位一位地在时钟信号的上升沿时被送入TLC2543(高位先送入)，同时上一周期转换的A/D数据，即输出数据寄存器中的数据从DATAOUT一位一位地移出。TLC2543收到第4个时钟信号后，通道号也已收到，因此，此时TLC2543开始对选定通道的模拟量进行采样，并保持到第12个时钟的下降沿。在第12个时钟下降沿，EOC变低，开始对本次采样的模拟量进行A/D转换，转换时