單片機(jī)原理及應(yīng)用-SCI SPI串行通信

SCI/SPI串行通信模塊

MCU與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換稱為通信，方法：并行---多位同時(shí)傳輸。速度快，距離近，占引腳多,抗干擾弱串行---逐位順序傳輸。速度慢，距離遠(yuǎn)，占引腳少,抗干擾強(qiáng)

串行通信須遵守通信協(xié)議嵌入式系統(tǒng)中，串行通信------一般特指SCI與RS232芯片連接的通信但還有眾多串行通信方式

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

8.1.1SCI串行通信規(guī)范

SCI串行通信---異步通信，最常用、最經(jīng)典；SCI基本概念：1、異步串行通信的格式(NRZ,8位或9位,異步通信:每一數(shù)據(jù)塊的字符以起始位“0”表示開始；停止位“1”表示結(jié)束)2.串行通信的波特率定義:每秒內(nèi)傳送的位數(shù)單位:b/s或bps常用:1200bps、4800bps、9600bps、19200bps……3.奇偶校驗(yàn)奇校驗(yàn)：校驗(yàn)位為0或1，使得幀數(shù)據(jù)中1的數(shù)目是奇數(shù)偶校驗(yàn)：校驗(yàn)位為0或1，使得幀數(shù)據(jù)中1的數(shù)目是偶數(shù)4.串行通信的傳輸方式單工：1根數(shù)據(jù)線全雙工：2根數(shù)據(jù)線（常用）半雙工：1根數(shù)據(jù)線

TXDRXDMCUMCUTXDRXDGNDGND5.RS-232C串行通信標(biāo)準(zhǔn)

采用負(fù)邏輯：邏輯“1”：-15V～-3V；邏輯“0”：+3V～+15V傳輸距離≤30m，通信速率≤20Kbps接口：9芯；常用3線：地(GND)、發(fā)送數(shù)據(jù)(TXD)、接收數(shù)據(jù)(RXD)6.SCI的電平轉(zhuǎn)換電路(MCU與MCU之間無(wú)需)

7.SCI通信的基本工作原理接收時(shí)，把外部單線輸入的串行數(shù)據(jù)變成1個(gè)字節(jié)的并行數(shù)據(jù)送入MCU發(fā)送時(shí)，把需要發(fā)送的1個(gè)字節(jié)的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)單線輸出MCU與PC機(jī)串行通信電路8.1.2S12(X)SCI串行通信接口的功能與設(shè)置

S12XS128集成2個(gè)SCI串行通信模塊，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-4；特點(diǎn)：雙線全雙工串行標(biāo)準(zhǔn)NRZ格式可硬件自動(dòng)生成奇偶校驗(yàn)位獨(dú)立的波特率產(chǎn)生邏輯，13位波特率設(shè)置8位或9位數(shù)據(jù)格式獨(dú)立的發(fā)送器和接收器允許控制位中斷驅(qū)動(dòng)機(jī)制，方便調(diào)試可監(jiān)視發(fā)送器的輸出，進(jìn)行通信自診斷SCI模塊引腳復(fù)用：SCI0（RXD,TXD）

PS0,PS1SCI1（RXD,TXD）

PS2,PS3SCI的寄存器設(shè)置

（1）SCI波特率寄存器---SCIxBDH、SCIxBDL

（共16位，13位有效）波特率計(jì)算公式：波特率=總線頻率/(16xBR)，編程時(shí)按16位送數(shù)，如：

LDX#13STXSCI0BD;2MHz/(16x13)=9600bpsBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0\\\SBR12SBR11SBR10SBR9SBR8高8位SCIBDHBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0SBR7SBR6SBR5SBR4SBR3SBR2SBR1SBR0低8位SCIBDL(2)SCI控制寄存器---SCIxCR1、SCIxCR2(3)SCI狀態(tài)寄存器---SCIxSR1Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0LOOPSSCISWARSRCMWAKEILTPEPTSCICR1Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0TIETCIERIEILIETERERWUSBKSCICR2舉例：設(shè)置允許SCI、正常碼輸出、8位數(shù)據(jù)、無(wú)奇偶校驗(yàn)

SCI0CR1=0x00；舉例：設(shè)置禁止中斷、允許發(fā)送、允許接收，查詢方式收發(fā)

SCI0CR2=0x0C;Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0TDRETCRDRFIDLEORNFFEPF常用:TDRE:發(fā)送寄存器空標(biāo)志。1=可以發(fā)送數(shù)據(jù);0=不可以發(fā)送數(shù)據(jù),需等待

RDRF:接收數(shù)據(jù)滿標(biāo)志。1=可以取出數(shù)據(jù);0=不可以取出數(shù)據(jù),需等待(4)SCI數(shù)據(jù)寄存器---SCIxDRH、SCIxDRLBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0R8T8\\\\\\高位SCIDRHBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0R7/T7R6/T6R5/T5R4/T4R3/T3R2/T2R1/T1R0/T0低位SCIDRLR8：接收位8。寫無(wú)效，9位數(shù)據(jù)模式時(shí),該位是從串行數(shù)據(jù)流中接收的第9位T8：發(fā)送位8。可讀寫，9位數(shù)據(jù)模式時(shí),該位是送到串行數(shù)據(jù)流的第9位R7~R0：接收數(shù)據(jù)位7~0。T7~T0：發(fā)送數(shù)據(jù)位7~0。

注：無(wú)校驗(yàn)位時(shí)，只使用低位SCIxDRL（即SCI0DRL或SCI1DRL）

SCI串行通信接口的應(yīng)用程序

基本編制方法：

1、初始化：設(shè)置波特率、設(shè)置2個(gè)控制寄存器

2、發(fā)送數(shù)據(jù)：先判斷是否可以發(fā)送數(shù)據(jù)，可以時(shí)再發(fā)送

3、接收數(shù)據(jù)：先判斷是否可以接收數(shù)據(jù)，可以時(shí)再接收【實(shí)例】查詢方式的SCI串行口收發(fā)數(shù)據(jù)。（可連接PC機(jī)）思考：可能的問題？循環(huán)中檢測(cè)，消耗CPU改造為中斷方式接收【例8-2】MCU中斷響應(yīng)SCI接收，將接收到的數(shù)據(jù)依次存入內(nèi)存中，當(dāng)接收到一組數(shù)據(jù)后通過SCI發(fā)送回送應(yīng)答碼及所接收數(shù)據(jù)。fBus=8MHz。SCI雙方通信約定：19200bps波特率、8位數(shù)據(jù)、無(wú)校驗(yàn)位。

連接信號(hào)線：

1個(gè)時(shí)鐘(SCK)2個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)(MISO,MOSI)1個(gè)從機(jī)選擇信號(hào)(SS)8.2SPI串行通信接口

SPI(SerialPeripheralInterface)---串行外設(shè)接口，一種同步串行通信系統(tǒng)，即收、發(fā)雙方共享同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。SPI通信原理:SPI以主從方式工作，這種模式通常有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，需要4根線，事實(shí)上3根也可以（單向傳輸時(shí)）

S12(X)SPI模塊的內(nèi)部組成

如圖8-5，主要包括：

8位移位寄存器、時(shí)鐘控制邏輯、引腳控制邏輯、SPI控制邏輯、分頻器、波特率寄存器、狀態(tài)寄存器、SPI控制寄存器。

其中：總線時(shí)鐘經(jīng)波特率寄存器進(jìn)行分頻選擇后作為SPI時(shí)鐘源，核心是8位移位寄存器，在SCK的作用下，數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)從8位移位寄存器移出或移入。控制寄存器負(fù)責(zé)控制SPI工作方式，狀態(tài)寄存器負(fù)責(zé)記錄SPI工作狀態(tài)。SPI模塊的外部引腳當(dāng)SPI模塊使能時(shí)，S口的PS4~PS7變?yōu)镾PI0的MISO、MOSI、SCK、SS引腳：（SPI1與PP0~PP3復(fù)用）MISO(MasterIn/SlaveOut)：主機(jī)入/從機(jī)出。MOSI(MasterOut/SlaveIn)：主機(jī)出/從機(jī)入。SCK(SerialClock)：同步串行時(shí)鐘。做從機(jī)時(shí)為輸入，主機(jī)時(shí)輸出SS(SlaveSelect)：從機(jī)選擇。做主機(jī)時(shí)須接高；做從機(jī)時(shí)低選通SPI工作模式

3種:主機(jī)模式從機(jī)模式雙工模式SPI寄存器地址寄存器名稱與縮寫訪問權(quán)限基本功能SPI0SPI1$00D8$00F0控制寄存器1(SPICR1)讀/寫設(shè)置SPI使能、中斷、主從模式$00D9$00F1控制寄存器2(SPICR2)讀/寫設(shè)置工作模式$00DA$00F2波特率寄存器(SPIBR)讀/寫設(shè)置波特率$00DB$00F3狀態(tài)寄存器(SPISR)只讀各個(gè)狀態(tài)、標(biāo)志位$00CD$00F5數(shù)據(jù)寄存器(SPIDR)讀/寫收發(fā)的數(shù)據(jù)注：由于有兩個(gè)串行外設(shè)接口(SPI0/SPI1)，編程使用時(shí)，寄存器名稱中SPI改為SPIx，x=0，1。

SPI寄存器具體定義見書，不確定時(shí)用默認(rèn)；用時(shí)查對(duì)。編程基本方法:1、初始化

2、發(fā)送或接收1個(gè)字節(jié)

【例8-2】SPI輸出控制的跑馬燈。(74LS164:串入并出)

使用SPI，節(jié)省MCU的引腳，但須增加外接移位寄存器?！纠?-3】SPI輸入的開關(guān)檢測(cè)。(74LS165:并入串出)程序略…

參考程序片段：SPI接口還方便于：對(duì)一些具有SPI接口能力的芯片可以直接連接通信，如D/A轉(zhuǎn)換芯片TLC5615、語(yǔ)音芯片ISD1760等。本章習(xí)題：SC