第5章 串行通信接口SCI(第六、七、八周)

第五章串行通信接口SCI主要內(nèi)容

5.1異步串行通信的通用基礎(chǔ)知識(shí)5.2AW60的SCI模塊的編程結(jié)構(gòu)5.3AW60的SCI構(gòu)件設(shè)計(jì)與測(cè)試5.4AW60的中斷源與第一個(gè)帶有中斷的編程實(shí)例通信：計(jì)算機(jī)與外界的信息交換稱為通信。

并行通信：所傳送數(shù)據(jù)的各位同時(shí)發(fā)送或接收。

串行通信：所傳送數(shù)據(jù)的各位按順序一位一位地發(fā)送或接收。5.1異步串行通信的通用基礎(chǔ)知識(shí)串行通信的分類：同步串行通信和異步串行通信

異步串行通信

異步串行通信一幀數(shù)據(jù)格式：一個(gè)起始位“0”,表示字符的開(kāi)始，然后是5～8位數(shù)據(jù)即該字符的代碼，規(guī)定低位在前，高位在后，接下來(lái)是奇偶校驗(yàn)位(可省略)，最后以停止位“1”表示字符的結(jié)束。5.1.1串行通信的基本概念…P1D0D1D2D3D4D5D6D7P10第n個(gè)字符（一幀）n-1n+10D0…起始位數(shù)據(jù)位（5～8位）校驗(yàn)位停止位優(yōu)點(diǎn)：硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：傳輸速度慢。5.1.1串行通信的基本概念同步串行通信在同步通信中，發(fā)送方在數(shù)據(jù)或字符開(kāi)始處就用同步字符(常約定1～2個(gè)字節(jié))指示一幀的開(kāi)始，由時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步，接收方一旦檢測(cè)到與規(guī)定的同步字符符合，下面就連續(xù)按順序傳送若干個(gè)數(shù)據(jù)，最后發(fā)校驗(yàn)字節(jié)。SYN字符1SYN字符2數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2….數(shù)據(jù)n連續(xù)傳送n個(gè)數(shù)據(jù)校驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：傳輸速度快缺點(diǎn)：對(duì)硬件結(jié)構(gòu)要求高5.1.1串行通信的基本概念串行通信方向按通信方向分類：?jiǎn)喂ぁ腚p工、全雙工通信方式1、單工方式：一端是發(fā)送端，另外一端是接收端。例如：遙控器-電視5.1.1串行通信的基本概念

2、半雙工方式：每端口都有一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收器，通過(guò)開(kāi)關(guān)連接在線路上，數(shù)據(jù)可以雙向傳送，但不能同時(shí)發(fā)送和接收，要通過(guò)換向器轉(zhuǎn)換方向。例如：對(duì)講機(jī)5.1.1串行通信的基本概念3、全雙工方式：通信雙方用兩個(gè)獨(dú)立的收發(fā)器單獨(dú)連接,可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù),因而提高了速度。一般MCU的異步串行通信接口都是全雙工的。例如：手機(jī)、電話5.1.1串行通信的基本概念串行通信速率（波特率）單位時(shí)間內(nèi)傳送的信息量。在計(jì)算機(jī)中，以每秒傳送的二進(jìn)制位數(shù)為單位，bps，位/秒。例如：100字符/秒，1個(gè)字符11位波特率為：100×11=1100（波特）平均每位傳送占用時(shí)間：Td=1/1100=0.909ms常用的波特率：4800、9600、19200、38400發(fā)送端和接收端，波特率必須保持一致。5.1.1串行通信的基本概念常見(jiàn)串口RS-232接口5.1.1串行通信的基本概念RS-422/485接口5.1.2RS-232總線標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)引腳定義單片機(jī)如何控制RS-232接口接收、發(fā)送數(shù)據(jù)？（硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)）5.1.2RS-232總線標(biāo)準(zhǔn)——特點(diǎn)RS-232的傳輸距離是15m。RS-232接口采用232電平。RS-232采用負(fù)邏輯，-3V～-15V為邏輯“1”，+3V～+15V為邏輯“0”。MCU引腳一般輸入/輸出使用TTL電平，而TTL電平的“1”和“0”的特征電壓分別為2.4V和0.4V，適用于板內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸。9芯串行接口排列引腳號(hào)功能引腳號(hào)功能1接收線信號(hào)檢測(cè)6數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備就緒2接收數(shù)據(jù)線(RXD)7請(qǐng)求發(fā)送(RTS)3發(fā)送數(shù)據(jù)線(TXD)8允許發(fā)送(CTS)4數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒(DTR)9振鈴指示5信號(hào)地(SG)9芯串行接口引腳含義表5.1.2RS-232總線標(biāo)準(zhǔn)——引腳定義5.1.3TTL電平到RS-232電平轉(zhuǎn)換電路MAX232芯片可以實(shí)現(xiàn)TTL電平與RS-232電平的雙向轉(zhuǎn)換。內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，僅需外接5個(gè)電容和+5V電源便可工作，使用十分方便。MAX232引腳

串行通信接口電平轉(zhuǎn)換電路MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換基本原理是：發(fā)送過(guò)程：MCU的TxD（TTL電平）經(jīng)過(guò)MAX232的11腳(T1IN)送到MAX232內(nèi)部，在內(nèi)部TTL電平被“提升”為232電平，通過(guò)14腳(T1OUT)發(fā)送出去。接收過(guò)程：外部232電平經(jīng)過(guò)MAX232的13腳（R1IN）進(jìn)入到MAX232的內(nèi)部，在內(nèi)部232電平被“降低”為TTL電平，經(jīng)過(guò)12腳（R1OUT）送到MCU的RxD，進(jìn)入MCU內(nèi)。5.1.3TTL電平到RS-232電平轉(zhuǎn)換電路SCI硬件電路設(shè)計(jì)5.1.4串行通信編程模型（工作原理）（MCU自動(dòng)完成）接收引腳RxD

發(fā)送引腳TxD發(fā)送移位寄存器（11位）接收移位寄存器（11位）MCU內(nèi)部總線SCI控制寄存器SCI狀態(tài)寄存器SCI波特率寄存器SCI數(shù)據(jù)寄存器（波特率控制）（程序控制）5.1.4串行通信編程模型（MCU自動(dòng)完成）接收引腳RxD

發(fā)送引腳TxD發(fā)送移位寄存器（11位）接收移位寄存器（11位）MCU內(nèi)部總線SCI控制寄存器SCI狀態(tài)寄存器SCI波特率寄存器接收數(shù)據(jù)Buffer（波特率控制）（程序控制）發(fā)送數(shù)據(jù)Buffer5.2AW60的SCI模塊的編程結(jié)構(gòu)1、AW60的SCI的特點(diǎn)：①AW60內(nèi)有兩個(gè)獨(dú)立的SCI模塊。TxD1（13腳）、RxD1（14腳）、TxD2（63腳）、RxD2（64腳）②數(shù)據(jù)傳輸方式：半雙工、全雙工③波特率：可根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行編程設(shè)定。④奇偶校驗(yàn)：發(fā)送時(shí)，硬件自動(dòng)產(chǎn)生并發(fā)送。接收時(shí)，自動(dòng)校驗(yàn)。⑤寄存器：每個(gè)獨(dú)立的SCI模塊對(duì)應(yīng)8個(gè)8位寄存器。2個(gè)波特率寄存器、1個(gè)數(shù)據(jù)寄存器、3個(gè)控制寄存器、2個(gè)狀態(tài)寄存器5.2AW60的SCI模塊的編程結(jié)構(gòu)寄存器名稱縮寫地址訪問(wèn)權(quán)限基本功能波特率寄存器SCI1BDH（SCI2BDH）0x0038（0x0040）讀/寫讀/寫設(shè)置波特率SCI1BDL（SCI2BDL）0x0039（0x0041）數(shù)據(jù)寄存器SCI1D（SCI2D）0x003F（0x0047）收發(fā)數(shù)據(jù)控制寄存器SCI1C1（SCI2C1）0x003A（0x0042）讀/寫設(shè)置傳輸格式，中斷使能SCI1C2（SCI2C2）0x003B（0x0043）SCI1C3（SCI2C3）0x003E（0x0046）狀態(tài)寄存器SCI1S1（SCI2S1）0x003C（0x0044）只讀中斷標(biāo)志，發(fā)送與接收狀態(tài)SCI1S2（SCI2S2）0x003D（0x0045）AW60的SCI模塊寄存器簡(jiǎn)況5.2AW60的SCI模塊的編程結(jié)構(gòu)SCI波特率寄存器及SCI波特率計(jì)算公式BR

=fBUSCLK/(16×SCI波特率)SCIxBDHSCIxBDL先寫SCIxBDH，再寫SCIxBDL。5.2AW60的SCI模塊的編程結(jié)構(gòu)SCI控制寄存器1SCIxC1LOOPS=0，全雙工方式；LOOPS=1，半雙工方式。M=0，8位數(shù)據(jù)模式；M=1，9位數(shù)據(jù)模式。PE=0，奇偶校驗(yàn)禁止；PE=1，奇偶校驗(yàn)使能。PT=0，偶校驗(yàn)；PT=1，奇偶校。5.2AW60的SCI模塊的編程結(jié)構(gòu)SCI控制寄存器2SCIxC2中斷使能位高電平有效發(fā)送/接收使能位高電平有效5.2AW60的SCI模塊的編程結(jié)構(gòu)SCI控制寄存器3SCIxC35.2AW60的SCI模塊的編程結(jié)構(gòu)SCI數(shù)據(jù)寄存器SCIxD5.2AW60的SCI模塊的編程結(jié)構(gòu)SCI狀態(tài)寄存器1SCIxS1（只讀）TDRE=0，發(fā)送Buffer滿；TDRE=1，發(fā)送Buffer空。（與發(fā)送有關(guān)）RDRF=0，接收Buffer空；RDRF=1，接收Buffer滿。（與接收有關(guān)）5.2AW60的SCI模塊的編程結(jié)構(gòu)SCI狀態(tài)寄存器2SCIxS25.2AW60的SCI模塊的編程結(jié)構(gòu)功能要求：SCI1模塊首先向PC發(fā)送字符串“HelloWorld!”，然后等待接收PC發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)。若接收到數(shù)據(jù)，則立即將該數(shù)據(jù)回發(fā)給PC，隨后繼續(xù)等待接收數(shù)據(jù)并回發(fā)，如此循環(huán)。5.2AW60的SCI模塊的編程結(jié)構(gòu)5.3AW60的SCI模塊的測(cè)試5.3AW60的SCI構(gòu)件設(shè)計(jì)與測(cè)試5.3.1SCI硬件構(gòu)件的設(shè)計(jì)5.3AW60的SCI構(gòu)件設(shè)計(jì)與測(cè)試SCI模塊是最底層的構(gòu)件，它主要向上提供三種服務(wù)，分別是SCI模塊的初始化、接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)，向下則直接訪問(wèn)模塊寄存器，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的直接操作。SCI模塊在軟件上對(duì)應(yīng)1個(gè)SCI.c文件和1個(gè)SCI.h文件。5.3.2SCI軟件構(gòu)件的設(shè)計(jì)SCI初始化：voidSCIInit(uint8SCINo,uint8sysclk,uint16baud）通過(guò)其中一個(gè)串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)：voidSCISend1(uint8SCINo,uint8ch)通過(guò)其中一個(gè)串口接收單個(gè)字節(jié)：uint8SCIRe1(uint8SCINo,uint8*p)通過(guò)其中一個(gè)串口發(fā)送N個(gè)字節(jié)：voidSCISendN(uint8SCINo,uint8n,uint8ch[])通過(guò)其中一個(gè)串口接收N個(gè)字節(jié)：uint8SCIReN(uint8SCINo,uint8n,uint8ch[])5.3AW60的SCI構(gòu)件設(shè)計(jì)與測(cè)試5.3.3SCI構(gòu)件的C語(yǔ)言源程序文件SCI.c

1、SCI構(gòu)件的初始化功能函數(shù)：SCIInit波特率寄存器賦值//1.計(jì)算波特率并設(shè)置:

ubgs=sysclk*(10000/(baud/100))/16;

SCI_BDH(SCINo)=(uint8)((ubgs&0xFF00)>>8);

SCI_BDL(SCINo)=(uint8)(ubgs&0x00FF);1、SCI構(gòu)件的初始化功能函數(shù)：SCIInitSCI控制寄存器SCIXC1、SCIXC2賦值

SCI_C1(SCINo)=0b00000000;//SCI控制寄存器1//|||||||+-PT---奇偶校驗(yàn)類型，在PE=1時(shí)有用

//||||||+--PE---奇偶校驗(yàn)使能，PE=0，無(wú)校驗(yàn)

//|||||+---ILT---閑置線路類型選擇

//||||+----WAKE---接受長(zhǎng)期喚醒方式選擇

//|||+-----M---9位或8位數(shù)據(jù)選擇。M=0，8位數(shù)據(jù)幀

//||+------RSRC---接收器源選擇

//|+-------SCISWAI等待模式中SCI停止

//+--------LOOPS---循環(huán)模式選擇，LOOPS=0，全雙工

//允許發(fā)送,允許接收,查詢方式收發(fā)

SCI_C2(SCINo)=0b00001100;//SCI控制寄存器2//|||||||+-SBK---發(fā)送中止字符//||||||+--RWU---接收器喚醒控制

//|||||+---RE---接收器使能，RE=1，接收器打開(kāi)

//||||+----TE---發(fā)送器使能，TE=1，發(fā)送器打開(kāi)

//|||+-----ILIE---閑置線路中斷使能

//||+------RIE---接收器中斷使能

//|+-------TCIE---發(fā)送完成中斷使能//+--------TIE---發(fā)送中斷使能1、SCI構(gòu)件的初始化功能函數(shù)：SCIInit2、SCI構(gòu)件單字節(jié)發(fā)送功能函數(shù)：SCISend1

//函數(shù)名:SCISend1*//功能:串行發(fā)送1個(gè)字節(jié)*//參數(shù):uint8SCINo:第SCINo個(gè)SCI模塊，其中SCINo取值為1，2*//uint8ch:要發(fā)送的字節(jié)*//返回:無(wú)*//說(shuō)明:SCINo=1表示使用SCI1模塊，依此類推*//----------------------------------------------------------------------------------------*voidSCISend1(uint8SCINo,uint8ch){……

while(!(SCI_S1(SCINo)&0b1000000));

SCI_D(SCINo)=ch;

}3、SCI構(gòu)件的多字節(jié)發(fā)送功能函數(shù)：SCISendN//功能:串行發(fā)送N個(gè)字節(jié)*//參數(shù):uint8SCINo:第SCINo個(gè)SCI模塊，其中SCINo取值為1，2*//uint16n:發(fā)送的字節(jié)數(shù)*//uint8ch[]:待發(fā)送的數(shù)據(jù)*//返回:無(wú)*//說(shuō)明:SCINo=1表示使用SCI1模塊，依此類推*//調(diào)用了SCISend1函數(shù)

*voidSCISendN(uint8SCINo,uint16n,uint8ch[]){uint16i;

......for(i=0;i<n;i++) SCISend1(SCINo,ch[i]);}4、SCI構(gòu)件的單字節(jié)接收功能函數(shù)：SCIRe1uint8SCIRe1(uint8SCINo,uint8*p){……for(k=0;k<0xfbbb;k++)//有時(shí)間限制

if(

(SCI_S1(SCINo)&0b00100000)!=0)

{i=SCI_D(SCINo);//讀取接收數(shù)據(jù)*p=0x00;//接收成功break;}

if(k>=0xfbbb)

{i=0xff; *p=0x01;//接受失敗}returni;}5、SCI構(gòu)件的多字節(jié)接收功能函數(shù)：SCIReNuint8SCIReN(uint8SCINo,uint16n,uint8ch[]){……uint8fp;//接收標(biāo)志……while(m<n){ch[m]=SCIRe1(SCINo,&fp);

if(fp==1) {return1;//接收失敗} m++;}return0;//接收成功 }

6、SCI構(gòu)件的測(cè)試工程main.c#include"Includes.h"voidmain(void){//1主程序使用的變量定義

uint8SerialBuff[]="Hello!World!";//初始化存放接收數(shù)據(jù)的數(shù)組

uint8mSCIReflag=0;//串口接收標(biāo)志

uint32mRuncount=0;//運(yùn)行計(jì)數(shù)器

//2關(guān)中斷

DisableInterrupt();//禁止總中斷

//3芯片初始化

MCUInit();//4模塊初始化

Light_Init(Light_Run_PORT,Light_Run,Light_OFF);//指示燈初始化

SCIInit(SCI_NUM_1,SYSTEM_CLOCK,9600);//串行口初始化

//5主程序向PC機(jī)發(fā)送歡迎詞

SCISendN(SCI_NUM_1,13,SerialBuff);//串口發(fā)送“HelloWorld!”//6主循環(huán)

while(1){//1主循環(huán)計(jì)數(shù)到一定的值，使指示燈的亮、暗狀態(tài)切換

mRuncount++;if(mRuncount>=3){Light_Change(Light_Run_PORT,Light_Run);//指示燈的亮、暗狀態(tài)切換

mRuncount=0;}//2主循環(huán)執(zhí)行的任務(wù)

mSCIReflag=SCIReN(SCI_NUM_1,1,SerialBuff);//等待接收1個(gè)數(shù)據(jù)

if(mSCIReflag==0){SCISendN(SCI_NUM_1,1,SerialBuff);}//發(fā)送接到的數(shù)據(jù)

}}6、SCI構(gòu)件的測(cè)試工程main.c5.3.4SCI構(gòu)件的測(cè)試工程串口調(diào)試工具軟件界面5.4AW60的中斷源與第一個(gè)帶有中斷的編程實(shí)例5.4.1中斷處理的相關(guān)基本概念中斷的含義中斷—來(lái)自CPU外圍設(shè)備或內(nèi)部條件的強(qiáng)行任務(wù)切換請(qǐng)求。中斷服務(wù)例程ISR—中斷服務(wù)子程序，完成相關(guān)的處理任務(wù)。中斷源與中斷向量表

中斷源—引起CPU產(chǎn)生中斷的外部器件。

中斷向量—ISR的入口地址。

中斷向量表—存放中斷向量的一段連續(xù)的存儲(chǔ)區(qū)域。中斷優(yōu)先級(jí)

若CPU在執(zhí)行程序過(guò)程中，有兩個(gè)以上中斷請(qǐng)求同時(shí)發(fā)生，則優(yōu)先級(jí)最高的中斷得到最先響應(yīng)?？善帘沃袛嗯c不可屏蔽中斷

可屏蔽中斷—可通過(guò)程序設(shè)置的方式使CPU不響應(yīng)該中斷。

不可屏蔽中斷—不能通過(guò)程序方式關(guān)閉的中斷。5.4AW60的中斷源與第一個(gè)帶有中斷的編程實(shí)例中斷處理的一般過(guò)程第1步：保存現(xiàn)場(chǎng)。將CPU內(nèi)部寄存器的內(nèi)容壓入堆棧。第2步：根據(jù)中斷源，找到中斷向量。第3步：從中斷向量表中取一個(gè)“字”（ISR的入口地址），送給程序計(jì)數(shù)器PC。執(zhí)行ISR。第4步：中斷返回。從堆棧中恢復(fù)CPU內(nèi)部寄存器的內(nèi)容，返回中斷前的程序繼續(xù)執(zhí)行。5.4AW60的中斷源與第一個(gè)帶有中斷的編程實(shí)例中斷處理過(guò)程執(zhí)行主程序主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序斷點(diǎn)中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)執(zhí)行中斷處理程序中斷返回中斷服務(wù)5.4.2AW60的中斷源與中斷向量表

AW60有26個(gè)中斷源。按優(yōu)先級(jí)從高到低的順序分別是：復(fù)位中斷（1個(gè)）、SWI指令中斷（1個(gè)）、引腳中斷（1個(gè)）、低電壓檢測(cè)中斷（1個(gè)）、ICG中斷（1個(gè)）、定時(shí)器中斷（10個(gè)）、SPI中斷（