F28335的SCI通讯模块

1 概述

通讯就是利用电讯设备传送消息或音讯。在DSP控制器间、DSP控制器与其他设备常常需要通讯。与DSP相关的通讯模块有：并行通讯、SCI、CAN、I2C。本文介绍SCI。重点介绍了SCI，叙述了SCI的原理和过程，给出了底层的代码，并通过测试验证了原理正确性和过程可行性及代码正确性。

2 通讯简述

通讯包含两大类：串行通讯和并行通讯。其中，串行通讯是将信息逐位在数据线上传输，并行通讯是将信息同时在多位数据线上依次传输。因此串行通讯硬件开销小、传输成本低、传输速度慢、适合远距离传输，而并行通讯传输速度快、传输线路多、硬件开销大、不适合远距离传输。

串行通讯分为两大类：同步通讯和异步通讯。其中，同步通讯常常使用同一时钟，而异步通讯使用各自的时钟。

串行通讯的方式有三种，单工，全双工和半双工。其中，单工只有一根数据线，要么发送，要么接收，且发送和接受是固定的；全双工有两根数据线，发送和接收可以同时进行；半双工有一根数据线，既可以发送也可以接收，但是发送和接收不同时进行。

SCI模块属于异步串口通讯，可配置位全双工，也可配置位半双工。

3 SCI模块

3.1 SCI模块简介

SCI（Serial Communication Interface）即串口通讯接口。

SCI模块里面有接收和发送的子模块，模块框图如下所示：

根据上述SCI模块框图，主要功能框图有：

1. 发送器（TX）及相关寄存器

   SCITXBUF：数据发送缓存寄存器，用于存放要发送的数据（由CPU装载）。

   TXSHF：发送移位寄存器，从SCITXBUF寄存器接收收据，并将数据移位到SCITXD引脚上，每次移一位数据。

2. 接收器（RX）及相关寄存器

   **RXSHF：**接收移位寄存器，从接收的数据移位到SCIRXBUF寄存器，每次移一位数据。

   **SCIRXBUF：**数据接收缓存寄存器，从RXSHF寄存器接收数据，CPU就是从SCIRXBUF寄存器读取数据。

3. 一个可编程的波特率产生器

4. 数据储存器映射的控制和状态寄存器。

3.2 模块接收发送原理过程

SCI的发送和接收均具有自己的格式。SCI的接收和发送均采用不归零码格式（NRZ），数据帧格式具体包括：

1. 一位起始位；
2. 1~8位数据；
3. 一个奇/偶校验位（可选择有或者无）；
4. 一位或者两位停止位；
5. 区分数据和地址的附加位（仅在地址模式存在）。

SCI接收过程描述如下：

当RXENA标志位为1时，使能SCI的接收模块。

1. 当数据通RX数据线达到后，模块检测起始位。
2. 检测到起始位后，模块将数据逐位从RXSHF移位寄存器位移到SCIRXBUF。
3. 一个完整的字节接收后，可产生一个中断，并且标志位RXRDY置高，表示一个完整的新字符接收完毕。
4. 当程序从SCIRXBUF寄存器中读取数据，标志位会自动清零。
5. 当下一个字节通过RX数据线达到时，重复１～４。

当RXENA标志位为０时，禁止SCI的接收模块。数据会到RXSHF，但是不会被移位到SCIRXBUF寄存器。

SCI发送过程描述如下：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-g52TxD6P-1591196101285)(C:\Users\zhimo\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200601230513939.png#pic_center)]

当TXENA标志位为1时，使能SCI的发送模块。

1. 写数据到SCITXBUF，此时发送器不再为空，TXRDY变低。
2. SCI发送数据到TXSHF移位寄存器，发送器准备传送第二个字符，此时TXRDY置高，并可发出中断。
3. 当CPU再写数据到SCITXBUF，重复1~2。

当TXENA标志位为0时，禁止SCI的发送模块。

3.3 SCI模块的FIFO

发送和接收还具有2个16级FIFO（先入先出）。发送FIFO寄存器是八位宽，接收FIFO是十位宽。

在标准SCI模式下（未使用FIFO功能？）的一个字的发送缓存器作为发送FIFO和移位寄存器间的发送缓冲器。这里，只有当移位寄存器的最后一位被移除后，一个字的发送缓冲才从发送FIFO装载。使能FIFO后，经过一个可选择的延迟，TXSHF被直接装载而不再使用TXBUF。

在DSP上电复位后，SCI工作在标准SCI模式，禁止FIFO功能。FIFO的相关寄存器都被禁止。

在使用FIFO功能时，发送和接收FIFO都有状态位，这些位显示当前FIFO内数据的个数。当状态位为０时，发送FIFO复位位TXFIFO和接收复位位RXFIFO会被置高，会将FIFO指针复位为０，FIFO重新开始运行。

3.4 SCI波特率

在进行收发时，均需按照约定的波特率进行发送。

波特率表示每秒钟传送的位数，是衡量数据传送速率的指标。

SCI是由系统的低速时钟提供时钟的，因此波特率是由系统低速外设时钟LSPCLK频率和波特率选择寄存器决定的。

SCI波特率计算公式如下：
$$SCI波特率=\frac{LSPCLK}{(BRR+1)\ast 8}$$
因此，
$$BRR=\frac{LSPCLK}{SCI波特率\ast 8}-1$$
F28335还支持硬件自动波特率检测逻辑。增加自动波特率检测功能的SCI通讯接口除了能够满足正常通讯自动检测系统的通讯速率外，还支持采用SCI接口上电引导装载程序，这对于通过上位机采用SCI接口实时更新系统软件非常重要。

4 功能实现

SCI作为主从式通讯，DSP常常作为从机实现功能。这里以SCI作为从机为例进行说明。

SCI相关的功能实现包括四部分，

1. SCI模块初始化；
2. SCI接收；
3. 对接收的数据进行解析处理
4. SCI发送。

4.1 SCI模块初始化

1. GPIO初始化

EALLOW;

GpioCtrlRegs.GPBPUD.bit.GPIO62 = 0;    // Enable pull-up for GPIO62 (SCIRXDC)
GpioCtrlRegs.GPBPUD.bit.GPIO63 = 0;	   // Enable pull-up for GPIO63 (SCITXDC)


GpioCtrlRegs.GPBQSEL2.bit.GPIO62 = 3;  // Asynch input GPIO62 (SCIRXDC)
GpioCtrlRegs.GPBQSEL2.bit.GPIO63 = 3;  // Asynch input GPIO63 (SCITXDC)


GpioCtrlRegs.GPBMUX2.bit.GPIO62 = 1;   // Configure GPIO62 for SCIRXDC operation
GpioCtrlRegs.GPBMUX2.bit.GPIO63 = 1;   // Configure GPIO63 for SCITXDC operation

EDIS;

2. 控制初始化

ScicRegs.SCICCR.all  = 0x0007;	//1stop, no parity, 8 char/addrbit(=9bit), idle-line mode
ScicRegs.SCICTL1.all = 0x0003;	//bit0, enable RX, bit5, reset SCI, bit1, TXWAKE
ScicRegs.SCICTL2.all = 0x0000;	//bit0:TX INT bit1:RX/BK INT all disable

3. 波特率设定

//150MH/4	Band	BRR
//			4800	0x03D0
//			9600	0x01E7
//			115200	0x0027
ScicRegs.SCIHBAUD	  = 0x01;
ScicRegs.SCILBAUD	  = 0xE7;	//对应波特率为9600

4. 状态初始化

ScicRegs.SCIRXST.all  = 0x00;	//Read access only
ScicRegs.SCIRXEMU     = 0x00;	//Read access only
ScicRegs.SCIRXBUF.all = 0x00;
ScicRegs.SCICTL1.all  = 0x0023;	//Relinquish SCI from Reset	

4.2 SCI接收

在实际应用中，不同设备之间是通过帧格式进行收发的。而根据帧格式的不同，收发机制不同。比如，有的机制下，一边接收，一边解析；而有的机制先完整接收完成一阵后，统一解析处理。关于帧格式，将单独再写一篇文章。

机制不同，选择查询还是中断的方式接收也将不同，是否使用FIFO也不同。这里，使用查询的方式，且不适用FIFO。将以下语句放入定时或者主循环中，就可以接收数据。

if(ScicRegs.SCIRXST.bit.RXRDY)
{
    RXBuf = ScicRegs.SCIRXBUF.bit.RXDT;
}

其中，RXBuf为接收字符的变量，这里举例，因此只是使用一个变量，实际中往往使用数组。

4.3 解析处理

由于机制不同，因此没有统一的解析处理方式。这张文章着重叙述底层和SCI模块，将在其他文章中，介绍应用层。

4.4 SCI发送

if(ScicRegs.SCICTL2.bit.TXRDY)
{
    ScicRegs.SCITXBUF　= TXBuf;
}

其中,TXBuf为要发送的数据。

5 结果验证

为了验证底层，拟定了一个简单的帧格式。使用DSP作为从机，串口助手作为主机。测试结果如下：

6 结论

通过测试结果来说，使用该底层配置，可以实现SCI的接收和处理。也说明了介绍的SCI原理的正确性。