单片机原理及应用：第08章 SCI SPI串行通信

重庆大学通信工程学院任勇第8章SCI/SPI串行通信模块

MCU与外设进行数据交换称为通信，方法：并行---多位同时传输。速度快，距离近，占引脚多,抗干扰弱串行---逐位顺序传输。速度慢，距离远，占引脚少,抗干扰强

串行通信须遵守通信协议嵌入式系统中，串行通信------一般特指SCI与RS232芯片连接的通信但还有众多串行通信方式

FreescaleMCU通常集成：

SCI---SerialCommunicationInterfaceSPI---SerialPeripheralInterface(Motorola推出)CAN---ControlAreaNetwork(Motorola推出)I2C---InterIntegratedCircuit(philips推出)LIN---LocalInterconnectNetwork

(Motorola推出)

USB---UniversalSerialBus

重庆大学通信工程学院任勇8.1.1SCI串行通信规范

SCI串行通信---异步通信，最常用、最经典；SCI基本概念：1、异步串行通信的格式(NRZ,8位或9位,异步通信:每一数据块的字符以起始位“0”表示开始；停止位“1”表示结束)2.串行通信的波特率定义:每秒内传送的位数单位:b/s或bps常用:1200bps、4800bps、9600bps、19200bps……3.奇偶校验奇校验：校验位为0或1，使得帧数据中1的数目是奇数偶校验：校验位为0或1，使得帧数据中1的数目是偶数4.串行通信的传输方式单工：1根数据线全双工：2根数据线（常用）半双工：1根数据线

TXDRXDMCUMCUTXDRXDGNDGND重庆大学通信工程学院任勇5.RS-232C串行通信标准

采用负逻辑：逻辑“1”：-15V～-3V；逻辑“0”：+3V～+15V传输距离≤30m，通信速率≤20Kbps接口：9芯；常用3线：地(GND)、发送数据(TXD)、接收数据(RXD)6.SCI的电平转换电路(MCU与MCU之间无需)

7.SCI通信的基本工作原理接收时，把外部单线输入的串行数据变成1个字节的并行数据送入MCU发送时，把需要发送的1个字节的并行数据转换为串行数据单线输出MCU与PC机串行通信电路重庆大学通信工程学院任勇8.1.2S12(X)SCI串行通信接口的功能与设置

S12XS128集成2个SCI串行通信模块，内部结构如图8-4；特点：双线全双工串行标准NRZ格式可硬件自动生成奇偶校验位独立的波特率产生逻辑，13位波特率设置8位或9位数据格式独立的发送器和接收器允许控制位中断驱动机制，方便调试可监视发送器的输出，进行通信自诊断SCI模块引脚复用：SCI0（RXD,TXD）PS0,PS1SCI1（RXD,TXD）PS2,PS3重庆大学通信工程学院任勇SCI的寄存器设置

（1）SCI波特率寄存器---SCIxBDH、SCIxBDL

（共16位，13位有效）波特率计算公式：波特率=总线频率/(16xBR)，编程时按16位送数，如：

LDX#13STXSCI0BD;2MHz/(16x13)=9600bpsBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0\\\SBR12SBR11SBR10SBR9SBR8高8位SCIBDHBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0SBR7SBR6SBR5SBR4SBR3SBR2SBR1SBR0低8位SCIBDL重庆大学通信工程学院任勇(2)SCI控制寄存器---SCIxCR1、SCIxCR2(3)SCI状态寄存器---SCIxSR1Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0LOOPSSCISWARSRCMWAKEILTPEPTSCICR1Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0TIETCIERIEILIETERERWUSBKSCICR2举例：设置允许SCI、正常码输出、8位数据、无奇偶校验

SCI0CR1=0x00；举例：设置禁止中断、允许发送、允许接收，查询方式收发

SCI0CR2=0x0C;Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0TDRETCRDRFIDLEORNFFEPF常用:TDRE:发送寄存器空标志。1=可以发送数据;0=不可以发送数据,需等待

RDRF:接收数据满标志。1=可以取出数据;0=不可以取出数据,需等待重庆大学通信工程学院任勇(4)SCI数据寄存器---SCIxDRH、SCIxDRLBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0R8T8\\\\\\高位SCIDRHBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0R7/T7R6/T6R5/T5R4/T4R3/T3R2/T2R1/T1R0/T0低位SCIDRLR8：接收位8。写无效，9位数据模式时,该位是从串行数据流中接收的第9位T8：发送位8。可读写，9位数据模式时,该位是送到串行数据流的第9位R7~R0：接收数据位7~0。T7~T0：发送数据位7~0。

注：无校验位时，只使用低位SCIxDRL（即SCI0DRL或SCI1DRL）

重庆大学通信工程学院任勇SCI串行通信接口的应用程序

基本编制方法：

1、初始化：设置波特率、设置2个控制寄存器

2、发送数据：先判断是否可以发送数据，可以时再发送

3、接收数据：先判断是否可以接收数据，可以时再接收【实例】查询方式的SCI串行口收发数据。（可连接PC机）思考：可能的问题？循环中检测，消耗CPU改造为中断方式接收重庆大学通信工程学院任勇【例8-2】MCU中断响应SCI接收，将接收到的数据依次存入内存中，当接收到一组数据后通过SCI发送回送应答码及所接收数据。fBus=8MHz。SCI双方通信约定：19200bps波特率、8位数据、无校验位。

重庆大学通信工程学院任勇连接信号线：

1个时钟(SCK)2个数据信号(MISO,MOSI)1个从机选择信号(SS)8.2SPI串行通信接口

SPI(SerialPeripheralInterface)---串行外设接口，一种同步串行通信系统，即收、发双方共享同一个时钟信号。SPI通信原理:SPI以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要4根线，事实上3根也可以（单向传输时）

重庆大学通信工程学院任勇S12(X)SPI模块的内部组成

如图8-5，主要包括：

8位移位寄存器、时钟控制逻辑、引脚控制逻辑、SPI控制逻辑、分频器、波特率寄存器、状态寄存器、SPI控制寄存器。

其中：总线时钟经波特率寄存器进行分频选择后作为SPI时钟源，核心是8位移位寄存器，在SCK的作用下，数据寄存器的数据从8位移位寄存器移出或移入。控制寄存器负责控制SPI工作方式，状态寄存器负责记录SPI工作状态。SPI模块的外部引脚当SPI模块使能时，S口的PS4~PS7变为SPI0的MISO、MOSI、SCK、SS引脚：（SPI1与PP0~PP3复用）MISO(MasterIn/SlaveOut)：主机入/从机出。MOSI(MasterOut/SlaveIn)：主机出/从机入。SCK(SerialClock)：同步串行时钟。做从机时为输入，主机时输出SS(SlaveSelect)：从机选择。做主机时须接高；做从机时低选通重庆大学通信工程学院任勇SPI工作模式

3种:主机模式从机模式双工模式SPI寄存器地址寄存器名称与缩写访问权限基本功能SPI0SPI1$00D8$00F0控制寄存器1(SPICR1)读/写设置SPI使能、中断、主从模式$00D9$00F1控制寄存器2(SPICR2)读/写设置工作模式$00DA$00F2波特率寄存器(SPIBR)读/写设置波特率$00DB$00F3状态寄存器(SPISR)只读各个状态、标志位$00CD$00F5数据寄存器(SPIDR)读/写收发的数据注：由于有两个串行外设接口(SPI0/SPI1)，编程使用时，寄存器名称中SPI改为SPIx，x=0，1。重庆大学通信工程学院任勇

SPI寄存器具体定义见书，不确定时用默认；用时查对。编程基本方法:1、初始化

2、发送或接收1个字节

【例8-2】SPI输出控制的跑马灯。(74LS164:串入并出)重庆大学通信工程学院任勇

使用SPI，节省MCU的引脚，但须增加外接移位寄存器。【例8-3】SPI输入的开关检测。(74LS165:并入串出)程序略…重庆大学通信工程学院任勇

参考程序片段：SPI接口还方便于：对一些具有SPI接口能力的芯片可以直接连接通信，如D/A转换芯片TLC5615、语音芯片ISD1760等。重庆大学通信工程学院