串行通信接口SCI.ppt

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1、第7章 串行通信接口(SCI),主要内容异步串行通信的基础知识电平转换电路与SCI通用编程原理GP32SCI模块寄存器 串行口初始化与收发编程的基本方法 串行通信通用函数与测试实例 串行通信进一步讨论,7.1异步串行通信的基础知识,7.1.1 基本概念（）异步串行通信的格式 SCI通常采用NRZ数据格式，即：standard non-return-zero mark/space data format，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

2、”。下图给出了 8位数据、无校验情况的传送格式。,（2）串行通信的波特率,波特率（baud rate）：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。,字符奇偶校验检查（character parity checking）称为垂直冗余检查（vertical redundancy checking，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

3、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,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

4、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,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（Electronic Industry Association）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。

5、,7.1.2 RS-232C总线标准,7.1.2 RS-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7-1。,返回,7.2电平转换电路与SCI通用编程原理,7.2.1 SCI的外围硬件电路 具有SCI接口的MCU，一般具有发送引脚(TxD)与接收引脚(RxD)，不同公司或不同系列的MCU，使用的引脚缩写名可能不一致，但含义相同。SCI的外围硬件电路，主要目的是将MCU的发送引脚TxD与接收引脚RxD的TTL电平，通过RS-232电平转换芯片转换为RS-232电

6、平。下图给出一个基本SCI电平转换电路。,7.2.2 SCI的基本编程原理,返回,7.3 GP32 SCI模块寄存器,SCI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(SCI Baud Rate Register，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；D5D4 SCP：波特率预分频位(SCI Baud Rate Prescaler Bits)SCP1、SCP0=00 01 10 11 PD=1 3 4 13,D2D0 SCR：波特率选择位（SCI Baud Rate Se

7、lect Bits），定义波特率另一分频值，记为：BD，定义如下:SCR2、1、0=000 001 010 011 100 101 110 111 BD=1 2 4 8 16 32 64 128 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(SCI Baud Rate Register，SCBR),（2）SCI控制寄存器1(SCI Control Register 1，SCC1),

8、SCC1的地址是：$0013,定义为：,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,（3）SCI控制寄存器2(SCI Control Register 2，SCC2),SCC2的地址是：$0014,定义为：,（4）SCI控制寄存器3(SCI Control Register 3，SCC3),SCC3的地址是：$0015,定义为：,（5）SCI状态寄存器1(SCI Status Register 1，SCS1),SCS1的地址是：$0016,定义为：,（6）SCI状态寄存器2(SCI Status Register 2，SCS2),SCS2的地址是：$0017,定义为：,（7）SCI数据寄存

9、器(SCI Data Register，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。,（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#%00000010 STA SCBR;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#%01000000 STA SCC1;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

10、#%00001100 STA SCC2;设置允许发送、允许接收，查询方式收发,7.4 串行口初始化与收发编程的基本方法,（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 BRCLR 7,SCS1,*;SCS1.7=0?为0则等待 STA SCDR;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

11、BRCLR 5,SCS1,*;SCS1.5=0?为0则等待 LDA SCDR;SCS1.5=1,可以取出数据,返回,7.5 串行通信通用函数与测试实例,7.5.1 串行通信子程序串行通信头文件 SCI.h 串行通信驱动文件 SCI.c,串行通信驱动文件 SCI.c,串行通信驱动文件包括SCI初始化、接收1字节、发送1字节、接收n字节和发送n字节函数。读者可以直接使用这些函数进行MCU的串行通信编程。,/SCI.c串行通信-*/本文件包含:*/(1)SCIinit:串行口初始化*/(2)SCIsend1:串行发送1个字节*/(3)SCIsendN:串行发送n字节*/(4)SCIre1:串行接收1

12、字节*/(5)SCIreN:串行接收n字节*/硬件连接:*/MCU的串口与PC方的串口相连*/-*,/SCIsend1:串行发送1个字节-*/功能:串行发送1个字节*/参数:要发送的数据*/返回:无*/-*void SCIsend1(INT8U o)/判断ReStatusR的第SendTestBit位是否为1,是1可以发送 while(1)if(ReSendStatusR,/SCIsendN:串行发送N个字节-*/功能:发送数组中的N个字节数据*/参数:待发送数据的字节数及存放这些数据的数组首地址*/返回:无*/内部调用函数:SCIsend1*/-*void SCIsendN(INT8U n,

13、INT8U ch)int i;for(i=0;in;i+)SCIsend1(chi);,/SCIre1:串行收一个字节数据-*/功能:从串行口接收1个字节的数据*/参数:标志指针p*/返回:接收到的数据（若接收失败，返回0 xff）*/说明:参数*p带回接收标志.*p=0,收到数据;*p=1,未收到数据*/-*INT8U SCIre1(INT8U*p)INT16U k;INT8U i;/ReStatusR第ReTestBit位为1表示可接收数据,for(k=0;k=0 xfbbb)i=0 xff;*p=0 x01;return i;,/SCIreN:HC08串行接收N个字节-*/功能:接收N个

14、字节数据,并存放在ch数组中*/参数:待接收的数据字节数及其存放的数组首地址*/返回:接收标志=0 收到数据,=1 未收到数据*/内部调用函数:SCIre1*/-*INT8U SCIreN(INT8U n,INT8U ch)int m;INT8U fp;,m=0;while(m n)chm=SCIre1(,（1）查询方式工程(08C)文件列表（2）查询方式08C语言主程序（3）中断方式MCU方主程序,7.5.2查询方式工程文件,中断方式08C工程文件列表中断方式08C语言主程序main.c 串行中断子函数声明EnDisInt.h 串行中断处理函数 串行中断方式矢量表文件,7.5.3 中断方式工

15、程文件,返回,中断方式08C工程文件列表,中断方式08C语言主程序main.c,串行中断子函数声明EnDisInt.h,在该头文件中对开关总中断进行了宏定义，并且其他各个模块的中断设置函数在此进行声明。,串行中断处理函数,#pragma interrupt_handler isrSCIre void isrSCIre(void)INT8U f;/标志是否接受到数据 INT8U SerialBuff1;/存放接收数据的数组 DisableMCUint();/禁止总中断/接收1个字节的数据 f=SCIreN(1,SerialBuff);/若收到数据,则发送接到的数据 if(f=0)SCIsendN

16、(1,SerialBuff);EnableMCUint();/开放总中断/此处为用户中断处理函数的存放处,/未定义的中断处理函数,本函数不能删除#pragma interrupt_handler isrDummy void isrDummy(void)/中断矢量表,需定义中断函数,可修改下表中的相应项目/(interrupt service routine,isr 中断处理程序)#pragma abs_address:0 xffdc/中断向量表起始地址void(*const _vectab)(void)=/省略其他未使用的中断向量定义 isrSCIre,/SCI接收中断/省略其他未使用的中断向

17、量定义;#pragma end_abs_address,串行中断方式矢量表文件,HC08的中断向量表的详细说明在前面章节已经介绍。在使用中断方式时，只要将中断向量表中串行接收中断项的isrDummy该为中断处理函数的函数名isrSCIRe即可，函数内容如上面所描述的。本节仅讲述了串行通信的08C编程实例，用汇编编程的思想与之基本类似，读者可以参见教学资料的“MC08Ex2007GP32GP32SC02_串行通信查询方式”和“MC08Ex2007GP32GP32SC03_串行通信中断方式”下的汇编工程文件。,7.5.4 串口调试器(SSCOM V3.2),串口调试工具比较多，SSCOM是其中比较

18、出色的一款软件。下图是该软件的一个界面。读者可以从网址 http:/download/sscom.rar 中下载。,7.6 串行通信进一步讨论,7.6.1 唤醒功能唤醒：一旦接收器进入睡眠，要响应对它寻址的信息需要一个过程。空闲线唤醒：SCI系统使用空闲线唤醒，就需要建立一个协议。地址标志唤醒：最高位(MSB)为1的一个字符会唤醒所有使能地址标志唤醒的接收器。,7.6.2 协议和控制流问题,从本质上来说，协议是建立连接和传输信息的一套规范。流控制指的是停止数据传输和重新开始数据传输的方法。应答/不应答(Acknowlege/Not Acknowlege，ACK/NAK)流控制 某些协议(如Kermit和Bisynch)使用一个发送者，后者在发送下一组数据前，需要等待接收者对前一组数据的应答。在一组数据发送后，接收者需要检测数据的有效性。XON/XOFF协议。,7.6.3 用普通I/O口模拟SCI接收数据,在实际应用场合中，可能需要多个串行数据通信方式，通常MCU中只有12个SCI模块，通过专用芯片扩展可以实现多串口的通讯，但这样会使系统复杂，降低可靠性。此时可以用普通I/O口模拟实现SCI功能。硬件条件 算法描述 发送一字节子程序 接收一字节子程序,