DSP原理与实践-基于TMS320F28x系列：第10章 串行通信接口（SCI）

1、10.1 增强型增强型SCI模块概述模块概述 10.1.1 SCI的结构与特点的结构与特点 10.1.2 SCI的信号总结的信号总结 10.1.3 SCI的寄存器的寄存器10.2 SCI的操作的操作 10.2.1 SCI的可编程数据格式的可编程数据格式 10.2.2 SCI的通信格式的通信格式 10.2.3 SCI的多处理器通信的多处理器通信 10.2.4 SCI的中断的中断 10.2.5 SCI的波特率计算的波特率计算10.3 SCI应用程序举例应用程序举例 SCI（Serial Communication Interface，串行通信接口），串行通信接口）是一个双线的异步串行接口，即具有接

2、收和发送两根信号线是一个双线的异步串行接口，即具有接收和发送两根信号线的异步串口，也就是通常所说的的异步串口，也就是通常所说的UART（Universal Asynchronous Receiver and Transmitter，通用异步接收与发，通用异步接收与发送装置）口。送装置）口。TMS320F2812的的SCI模块采用标准非归零模块采用标准非归零（Non-Return-to-Zero，NRZ）数据格式，可以通过）数据格式，可以通过SCI串行串行接口与接口与CPU或其他的异步外设进行或其他的异步外设进行RS232或或RS422/RS485通信。通信。当系统中有多个处理器同时工作时，当系

3、统中有多个处理器同时工作时，SCI可作为多处理器间进可作为多处理器间进行通信协调的通道。行通信协调的通道。10.1 增强型增强型SCI模块概述模块概述 F2812芯片内部具有两个相同的芯片内部具有两个相同的SCI模块，模块，SCI-A和和SCI-B。SCI-A和和SCI-B的功能是相同的，的功能是相同的，只是寄存器的命名不同。每一个只是寄存器的命名不同。每一个SCI模块都各具有模块都各具有一个一个16级深度级深度FIFO的双缓冲接收器和发送器，并的双缓冲接收器和发送器，并且它们还都有自己独立的使能位和中断位，可以在且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

4、双工通信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。为了确保数据完整性，中同时进行操作。为了确保数据完整性，SCI可以可以对接收到的数据进行间断、奇偶性、溢出和帧错误对接收到的数据进行间断、奇偶性、溢出和帧错误方面的检测。方面的检测。SCI通过一个通过一个16位波特率选择寄存器位波特率选择寄存器设置不同的位速率进行数据的传输。设置不同的位速率进行数据的传输。 双线，异步串行通信接口（即双线，异步串行通信接口（即UART口）口） 使用标准非归使用标准非归0（NRZ）数据格式进行通信）数据格式进行通信 接收器和发送器各具有一个接收器和发送器各具有一个16级深度的级深度的FIFO，且

5、它们还，且它们还 各有独立的使能位和中断位各有独立的使能位和中断位 可以独立地进行半双工通讯，或在全双工模式下同时操作可以独立地进行半双工通讯，或在全双工模式下同时操作 对接收到的数据进行间断、奇偶性、溢出和帧错误检测对接收到的数据进行间断、奇偶性、溢出和帧错误检测 通过使用通过使用16位的波特率选择寄存器能设置不同的位速率位的波特率选择寄存器能设置不同的位速率10.1.1 SCI的结构与特点的结构与特点两个多功能复用引脚，如果不用于两个多功能复用引脚，如果不用于SCI通信，可以作通信，可以作为通用为通用I/O口。口。 SCITXD：数据发送引脚；：数据发送引脚； SCIRXD：数据接收引脚。

6、：数据接收引脚。 波特率可编程达到波特率可编程达到64K种不同的速率。种不同的速率。 数据字格式：数据字格式： 一个起始位一个起始位 18位可编程数据字长度位可编程数据字长度 可供选择的奇、偶或无校验位模式可供选择的奇、偶或无校验位模式 12位停止位位停止位 SCI与与CPU之间的接口图如之间的接口图如10-1 所示所示 SCI模块主要特点如下模块主要特点如下 四个错误检测标志位：奇偶性、溢出、帧和间断检测。四个错误检测标志位：奇偶性、溢出、帧和间断检测。两种唤醒多处理器模式：空闲线唤醒和地址位唤醒。两种唤醒多处理器模式：空闲线唤醒和地址位唤醒。半双工或全双工通信。半双工或全双工通信。双缓冲接

7、收和发送功能。双缓冲接收和发送功能。发送器和接收器可通过带有状态标志的中断驱动或查询发送器和接收器可通过带有状态标志的中断驱动或查询算法完成操作。算法完成操作。独立的发送和接收中断使能位（独立的发送和接收中断使能位（BRKDT除外）。除外）。 NRZ格式。格式。 13个个SCI模块控制寄存器，起始地址为模块控制寄存器，起始地址为7050H。自动波特率检测硬件逻辑（比自动波特率检测硬件逻辑（比F240 x多出的功能）。多出的功能）。 16级发送级发送/接收接收FIFO（比（比F240 x多出的功能）。多出的功能）。10.1.2 SCI的信号总结的信号总结 由图由图10-110-1可以看到，可以看

8、到，SCISCI的接口信号由外部引脚信号、时钟的接口信号由外部引脚信号、时钟（控制）信号和中断信号组成，（控制）信号和中断信号组成，3 3种接口信号与功能描述如表种接口信号与功能描述如表10-110-1所示。所示。10.1.3 SCI的寄存器的寄存器 SCI通信控制寄存器通信控制寄存器( SCICCR) SCI通信控制寄存器通信控制寄存器(SCI Communication Control Register, SCICCR)定义了字符格式、协议和通信模式。定义了字符格式、协议和通信模式。位位7 STOP BITS: 设置设置SCI停止位的个数停止位的个数 。1/0：2/1个停止位。个停止位。位

9、位6 EVEN/ODD PARITY：SCI奇偶校验选择位。奇偶校验选择位。 1：偶校验。：偶校验。 位位5 PARITY ENABLE：SCI奇偶校验使能位。奇偶校验使能位。 1：使能。：使能。 位位4 LOOP BACK ENA：自测模式使能位。：自测模式使能位。 位位3 ADDR/IDLE MODE：SCI多处理器模式选择位。多处理器模式选择位。 1：选择地址位模：选择地址位模式。式。 0：选择空闲线模式。：选择空闲线模式。 位位20 SCICHAR20：字符长度选择位。：字符长度选择位。 字符的长度选择字符的长度选择 SCICHAR2SCICHAR1SCICHAR0字符长度/位数000

10、10012010301141005101611071118SCI控制寄存器控制寄存器1(SCICTL1) SCI控制寄存器控制寄存器1(SCI Control Register 1, SCICTL1)控制接控制接收收/发送的使能，发送的使能，TXWAKE和和SLEEP功能，以及功能，以及SCI软件重启软件重启动。动。位位6 RX ERR INT ENA：SCI接收错误中断使能位。接收错误中断使能位。位位5 SW RESET：SCI软件复位位软件复位位(低电平有效低电平有效)。 位位3 TXWAKE：SCI发送器唤醒方法选择位。发送器唤醒方法选择位。位位2 SLEEP：SCI休眠位。休眠位。 1

11、 ：使能休眠。：使能休眠。位位1 TXENA：SCI发送使能位。发送使能位。 1：使能发送。：使能发送。 位位0 RXENA：SCI接收使能位接收使能位 。1：使能接收。：使能接收。 波特率选择寄存器波特率选择寄存器( SCIHBAUD, SCILBAUD) 81)(BRRLSPCLKBAUD18BAUDLSPCLKBRR16LSPCLKBAUD SCI模块的波特率按下式计算（模块的波特率按下式计算（1BRR65535）16位波特率选择寄存器中的值位波特率选择寄存器中的值BRR为为如果如果BRR=0, BRR=0, 则则 包括波特率选择高字节寄存器包括波特率选择高字节寄存器SCIHBAUD和低

12、字节寄存和低字节寄存器器SCILBAUD。二者内确定了。二者内确定了SCI的波特率。的波特率。SCI控制寄存器控制寄存器2(SCI Control Register 2, SCICTL2) 位位7 TXRDY：发送缓冲寄存器准备就绪标志位。：发送缓冲寄存器准备就绪标志位。1：准：准备接收数据。备接收数据。 位位6 TXEMPTY：发送器空标志位。：发送器空标志位。 位位1 RX/BK INT ENA：接收缓冲器：接收缓冲器/间断中断使能位。间断中断使能位。1：使能。使能。位位0 TX INT ENA：发送缓冲寄存器：发送缓冲寄存器(SCITXBUF)中断使中断使能位。能位。1：使能。：使能。S

13、CI接收状态寄存器接收状态寄存器: SCIRXST SCI接收状态寄存器接收状态寄存器(SCI Receiver Status Register, SCIRXST)包含了包含了7位接收器的状态标志位接收器的状态标志(其中两个可以产生其中两个可以产生中断请求中断请求)。 位位7 RX ERROR：SCI接收器错误标志位。接收器错误标志位。位位6 RXRDY：SCI接收器准备就绪标志位。接收器准备就绪标志位。 位位5 BRKDT：SCI间断检测标志位。间断检测标志位。 位位4 FE：SCI帧错误帧错误(Frame Error)标志位。标志位。 位位3 OE：SCI溢出错误标志位。溢出错误标志位。

14、位位2 PE：SCI奇奇/偶校验错误标志位。偶校验错误标志位。 位位l RXWAKE：SCI接收器唤醒检测标志位。接收器唤醒检测标志位。 SCI接收数据缓冲寄存器接收数据缓冲寄存器(SCIRXEMU，SCIRXBUF) 接收数据缓冲寄存器接收数据缓冲寄存器(SCIRXEMU，SCIRXBUF)用于用于接收数据，将数据从寄存器接收数据，将数据从寄存器RXSHF转移到转移到SCIRXEMU和和SCIRXBUF中。中。 仿真数据缓冲器寄存器仿真数据缓冲器寄存器SCIRXEMU主要是由仿真器主要是由仿真器(EMU)使用。使用。 SCI发送数据缓冲寄存器发送数据缓冲寄存器(SCITXBUF) SCI优先

15、级控制寄存器优先级控制寄存器(SCI Priority Control Register, SCIPRI) 位位43 SCI SOFT和和SCI FREE：当一个仿真悬挂事件产生：当一个仿真悬挂事件产生时，这两位决定其后如何操作。时，这两位决定其后如何操作。00 ： 一旦仿真悬挂，立即停一旦仿真悬挂，立即停止。止。1 0：一旦仿真悬挂，在完成当前的接收：一旦仿真悬挂，在完成当前的接收/发送操作后停止。发送操作后停止。X1：SCI操作不受仿真挂起影响。操作不受仿真挂起影响。 发送器（发送器（TX）及其相关寄存器。）及其相关寄存器。 SCITXBUF：发送缓冲寄存器，存放等待发送的数据（由：发送缓

16、冲寄存器，存放等待发送的数据（由CPU装载）；装载）； TXSHF：发送移位寄存器：发送移位寄存器,接收来自接收来自SCITXBUF的数据，并将数据逐位的数据，并将数据逐位移到移到 SCITD引脚。引脚。 接收器（接收器（RX）及其相关寄存器。）及其相关寄存器。 RXSHF：接收移位寄存器，逐位移入来自：接收移位寄存器，逐位移入来自SCIRXD引脚的数据；引脚的数据； SCIRXBUF：接收缓冲寄存器，存放：接收缓冲寄存器，存放CPU要读取的数据。来自远端处理器的要读取的数据。来自远端处理器的 数据加载到数据加载到RXSHF，然后装入，然后装入SCIRXBUF和和SCIRXEMU。 可编程的波

17、特率发生器。可编程的波特率发生器。 数据存储器映射的控制和状态寄存器。数据存储器映射的控制和状态寄存器。SCI的发送器和接收器可独立工作，也可同时工作。的发送器和接收器可独立工作，也可同时工作。 10.2 SCI的操作的操作 SCI接收和发送的数据都采用接收和发送的数据都采用NRZ格式：格式： 1个起始位；个起始位； 18位数据；位数据； 1个奇、偶或无校验位（可选）；个奇、偶或无校验位（可选）； 12位停止位；位停止位； 1个区分数据与地址的附加位（仅用于地址位模式）。个区分数据与地址的附加位（仅用于地址位模式）。字符字符 数据的基本单元称为，其长度为数据的基本单元称为，其长度为18位。每一

18、个字符包含位。每一个字符包含1个个 起始位，起始位，12位停止位，可选的奇偶位以及地址位。位停止位，可选的奇偶位以及地址位。一帧一帧 带有格式信息的一个字符带有格式信息的一个字符 10.2.1 SCI的可编程数据格式的可编程数据格式 起始位起始位 LSB2MSB 校验位校验位典型的数据格式为：典型的数据格式为： 空闲线模式空闲线模式正常非多处理器通信模式正常非多处理器通信模式停止位停止位34567起始位起始位 LSB2MSB校验位校验位 地址位模式地址位模式停止位停止位34567地址地址/数据数据地址位地址位 SCI SCI异步通信可使用半双工或全双工模式通信。在异步通信可使用半双工或全双工模

19、式通信。在这种模式下，一个数据帧包括这种模式下，一个数据帧包括1 1个起始位、个起始位、18个数据位、个数据位、1 1个可选的奇偶校验位以及个可选的奇偶校验位以及1 12 2个停止位。每个数据占个停止位。每个数据占8 8个个SCICLKSCICLK周期。周期。 10.2.2 SCI的通信格式的通信格式 多处理器通信格式允许一个处理器在同一串行线路上向其他多处理器通信格式允许一个处理器在同一串行线路上向其他处理器发送有效的数据块。但是，在一条串行线上，每次只能处理器发送有效的数据块。但是，在一条串行线上，每次只能有一个发送，也就是说，每次只能有一个源节点发送数据。有一个发送，也就是说，每次只能有

20、一个源节点发送数据。 地址字节地址字节发送端发送数据块的第一个字节包含一个地址位，它被所有发送端发送数据块的第一个字节包含一个地址位，它被所有处于接收状态的处理器读取。只有地址正确的处理器才能被紧随在地址字节后的数处于接收状态的处理器读取。只有地址正确的处理器才能被紧随在地址字节后的数据字节中断，若地址不正确，则仍保持不被中断，直到下一个地址字节出现。据字节中断，若地址不正确，则仍保持不被中断，直到下一个地址字节出现。 SLEEP位位串行线上的所有处理器均将串行线上的所有处理器均将SCI的的SLEEP位置位，这样只有位置位，这样只有检测到地址字节后才会被中断。当处理器读取的地址位与用户应用软件

21、设置的处理检测到地址字节后才会被中断。当处理器读取的地址位与用户应用软件设置的处理器地址相符时，用户必须清器地址相符时，用户必须清SLEEP位，以使能位，以使能SCI，使之能产生中断。，使之能产生中断。尽管当尽管当SLEEP位为位为1时接收器仍然工作，但它并不会使时接收器仍然工作，但它并不会使RXRDY、RXINT或任何接或任何接收错误状态位置位，除非地址字节被检测到，而且接收的帧地址是收错误状态位置位，除非地址字节被检测到，而且接收的帧地址是1（适用于地址位（适用于地址位模式）。模式）。SCI本身并不能修改本身并不能修改SLEEP位，必须由用户软件改变。位，必须由用户软件改变。10.2.3

22、SCI的多处理器通信的多处理器通信 识别地址字节：识别地址字节：处理器根据所使用的不同模式，采用不同的地址字节处理器根据所使用的不同模式，采用不同的地址字节 识别方式。识别方式。 空闲线模式在地址字节之前预留一个静态空间，该模式没有额外的地址空闲线模式在地址字节之前预留一个静态空间，该模式没有额外的地址/数据数据 位，在处理位，在处理10个字节以上的数据块传输方面比地址位模式效率高。一般用于非个字节以上的数据块传输方面比地址位模式效率高。一般用于非 多处理器多处理器SCI模式。模式。 地址位模式在每个字节中增加了一个附加位（即地址位）。这种模式下数据块地址位模式在每个字节中增加了一个附加位（即

23、地址位）。这种模式下数据块 之间不需要等待，因此在处理小数据块时比空闲线模式效率高。之间不需要等待，因此在处理小数据块时比空闲线模式效率高。 控制控制SCI TX和和RX的特性：的特性： 用户可使用软件通过用户可使用软件通过ADDR/IDLE MODE位（位（SCICCR.3）选择多处理器模式，）选择多处理器模式，两种模式均使用两种模式均使用TXWAKE（SCICTL1.3）、）、RXWAKE（SCIRXST.3）和）和SLEEP标志标志位（位（SCICTL1.2）来控制）来控制SCI发送器和接收器的特性。发送器和接收器的特性。 两种多处理器模式的接收顺序：两种多处理器模式的接收顺序： 在接收

24、地址块时，在接收地址块时，SCI端口唤醒并请求一个中断（必须使端口唤醒并请求一个中断（必须使 能能SCICTL2的第一位的第一位RX/BK INT ENA位），该端口读取位），该端口读取 这个块的第一帧，该帧包含目的处理器的地址。这个块的第一帧，该帧包含目的处理器的地址。 程序流程通过中断被加载，并检查所接收的地址，然后比程序流程通过中断被加载，并检查所接收的地址，然后比 较该地址与存储在存储器中的设备地址。较该地址与存储在存储器中的设备地址。 如果比较结果表明该块与如果比较结果表明该块与CPU的地址相符，则的地址相符，则CPU清清 SLEEP位，并读取块中剩余的数据；否则，程序流程退出位，并

25、读取块中剩余的数据；否则，程序流程退出 并置位并置位SLEEP位，直到下一个地址块开始才接收中断。位，直到下一个地址块开始才接收中断。空闲线多处理器模式空闲线多处理器模式 空闲线多处理器模式（空闲线多处理器模式（ADDR/IDLE MODE=0）中，块）中，块与块之间的空闲时间大于块中各帧之间的空闲时间。如果一与块之间的空闲时间大于块中各帧之间的空闲时间。如果一帧之后有帧之后有10个或更多的高电平位的空闲时间，就表明了下一个或更多的高电平位的空闲时间，就表明了下一个新数据块的开始。每位的时间可以由波特率值（位每秒）个新数据块的开始。每位的时间可以由波特率值（位每秒）计算出来。空闲线多处理器模式

26、（计算出来。空闲线多处理器模式（ADDR/IDLE MODE位是位是SCICCR.3）通信格式图）通信格式图10-6所示。所示。 在地址位协议中（在地址位协议中（ADDR/IDLE MODE=1），在每一帧的），在每一帧的最后一个数据位之后，都有一个附加位最后一个数据位之后，都有一个附加位地址位。数据块的第地址位。数据块的第一帧中，地址位置一帧中，地址位置1，在其他帧中，地址位清，在其他帧中，地址位清0。地址位多处理器。地址位多处理器模式的数据传输与数据块之间的空闲周期无关，如图模式的数据传输与数据块之间的空闲周期无关，如图10-7所示。所示。地址位多处理器模式地址位多处理器模式 TXWAKE

27、的值被移入地址位，在发送期间，当的值被移入地址位，在发送期间，当SCITXBUF寄存器和寄存器和TXWAKE分别加载到分别加载到TXSHF寄存器和寄存器和WUT中时，中时，TXWAKE被清被清0，且，且WUT的值的值变成当前帧中地址位的值。因此，发送一个地址要经历以下过程：变成当前帧中地址位的值。因此，发送一个地址要经历以下过程：置位置位TXWAKE位，并向位，并向SCITXBUF寄存器写入合适的地址值。当地址值被送寄存器写入合适的地址值。当地址值被送入入TXSHF寄存器又被移出时，该地址位置寄存器又被移出时，该地址位置1。这意味着串行上的其他处理器就。这意味着串行上的其他处理器就 读取这个地

28、址。读取这个地址。TXSHF和和WUT被加载后，可立即将地址写入被加载后，可立即将地址写入SCITXBUF和和TXWAKE（因为（因为 TXSHF和和WUT是双缓冲的）。是双缓冲的）。发送非地址帧时，保持发送非地址帧时，保持TXWAKE位为位为0。注意：注意：通常情况下，地址位格式用于通常情况下，地址位格式用于11个或更少字节的数据帧传输。这种格个或更少字节的数据帧传输。这种格式在所要发送的数据字节中增加了一位（式在所要发送的数据字节中增加了一位（1代表地址帧，代表地址帧，0为数据帧）。空闲线格为数据帧）。空闲线格式典型的用于式典型的用于12个字节或更多的数据帧。个字节或更多的数据帧。地址位多

29、处理器模式地址位多处理器模式地址的发送地址的发送 SCI通信中，使用中断来控制接收器和发送器的工作。通信中，使用中断来控制接收器和发送器的工作。SCICTL2寄存器有一个标志位（寄存器有一个标志位（TXRDY），用来指示有效的），用来指示有效的中断条件，此外，中断条件，此外，SCIRXST寄存器有两个中断标志位寄存器有两个中断标志位（RXRDY和和BRKDT）以及中断标志）以及中断标志RX ERROR（该标志是（该标志是FE，OE和和PE的逻辑或）。发送器和接收器都有独立的中断使的逻辑或）。发送器和接收器都有独立的中断使能位，当使能位被屏蔽时，将不会产生中断；然而条件标志位能位，当使能位被屏蔽

30、时，将不会产生中断；然而条件标志位仍保持有效，以反映发送和接收状态。仍保持有效，以反映发送和接收状态。 SCI提供独立的接收器和发送器中断向量，也可以设置它提供独立的接收器和发送器中断向量，也可以设置它们的优先级。当们的优先级。当RX和和TX中断请求具有相同的优先级时，接收中断请求具有相同的优先级时，接收器总是比发送器的优先权更高，以减小接收器溢出概率。器总是比发送器的优先权更高，以减小接收器溢出概率。10.2.4 SCI的中断的中断 如果置位如果置位RX/BK INT ENA位（位（SCICTL2.1），当下列情况之），当下列情况之一发生时就会产生接收器中断请求：一发生时就会产生接收器中断请

31、求： SCI接收到一个完整的数据帧，并把接收到一个完整的数据帧，并把RXSHF寄存器中的数据发到寄存器中的数据发到SCIRXBUF， 同时置位同时置位RXRDY（SCIRXST.6），并产生中断。），并产生中断。 中断检测条件发生（在一个缺少的停止位后，中断检测条件发生（在一个缺少的停止位后，SCIRXD保持保持10个位时间的低电个位时间的低电 平）。该操作置位平）。该操作置位BRKDT（SCIRXST.5），并产生中断。），并产生中断。如果置位如果置位TX INT ENA位（位（SCICTL2.0），只要将），只要将SCITXBUF寄存器中的数据传送寄存器中的数据传送到到TXSHF寄存器，就会产生发送器中断请求，表明寄存器，就会产生发送器中断请求，表明CPU可以向可以向SCITXBUF寄存器写寄存器写数据，同时置位数据，同时置位TXRDY（SCICTL2.7），并产生中断。），并产生中断。注意：注意：RXRDY和和BRKDT位是由位是由RX/BK INT ENA位（位（SCICTL2.1）控制来产生）控制来产生中断；而中断；而RX ERROR位是由位是由RX ERR