本章介绍串行通信接口（SCI）模块的功能和操作。 SCI是一种双线异步串行端口，通常称为UART。 SCI模块支持CPU和使用标准非归零（NRZ）格式的其他异步外设之间的数字通信。 SCI接收器和发送器每个都有一个16级深FIFO，用于减少服务开销，每个都有自己独立的使能和中断位。 两者都可以独立操作以进行半双工通信，或同时进行全双工通信。
  为了指定数据完整性，SCI检查接收到的数据是否存在中断检测，奇偶校验，溢出和帧错误。 比特率可通过16位波特选择寄存器编程为不同的速度。

SCI模块的功能包括：
•两个外部引脚：
 -  SCITXD：SCI发送输出引脚
 -  SCIRXD：SCI接收输入引脚
如果不用于SCI，则两个引脚都可以用作GPIO。
•波特率可编程为64K不同速率
•数据字格式
 - 一个开始位
 - 数据字长度可编程为1至8位
 - 可选偶数/奇数/无奇偶校验位
 - 一个或两个停止位
•四个错误检测标志：奇偶校验，溢出，成帧和​​中断检测
•两种唤醒多处理器模式：空闲线和地址位
•半双工或全双工操作
•双缓冲接收和发送功能
•发送器和接收器操作可以通过具有状态标志的中断驱动或轮询算法来完成
•发送器和接收器中断的独立使能位（BRKDT除外）
•NRZ（不归零）格式
•13个SCI模块控制寄存器位于控制寄存器帧中，从地址7050h开始
该模块中的所有寄存器都是8位寄存器，连接到外设帧2.当访问寄存器时，寄存器数据位于低位字节（7-0），高位字节（15-8）读取为零。写入高位字节无效。

增强功能：
•自动波特率检测硬件逻辑
•16级发送/接收FIFO

SCI模块框图如图所示：

SCI可编程数据格式
接收和发送的SCI数据采用NRZ（非归零）格式。 NRZ数据格式如图19-3所示，包括：
•一个起始位
•一到八个数据位
•偶数/奇数奇偶校验位（可选）
•一个或两个停止位
•用于区分地址和数据的额外位（仅限地址位模式）
基本数据单元称为字符，长度为1到8位。 每个数据字符都使用起始位，一个或两个停止位以及可选的奇偶校验和地址位进行格式化。 带有格式信息的数据字符称为帧，如图19-3所示。

要编程数据格式，请使用SCICCR寄存器。 用于编程数据格式的位如表19-2所示。

SCI通信格式
SCI异步通信格式使用单线（单向）或双线（双向）通信。在此模式下，帧由起始位，1到8个数据位，可选的偶数/奇数奇偶校验位以及一个或两个停止位组成（如图19-7所示）。每个数据位有8个SCICLK周期。

接收器在接收到有效起始位时开始操作。有效起始位由四个连续的零位内部SCICLK周期标识，如图19-7所示。如果任何位不为零，则处理器重新开始并开始寻找另一个起始位。

对于起始位之后的位，处理器通过在位中间产生三个样本来确定位值。这些采样发生在第四，第五和第六SCICLK周期，并且位值确定基于多数（三分之二）。图19-7说明了此异步通信格式，其中一个起始位显示了多数表决的位置。

由于接收器将自身同步到帧，因此外部发送和接收设备不必使用同步的串行时钟。时钟可以在本地生成。

通信模式下的接收器信号
图19-8说明了接收器信号时序的示例，它假设了以下条件：
•地址位唤醒模式（地址位不会出现在空闲线路模式下）
•每个字符六位

（1）数据到达SCIRXD引脚，检测到起始位。
（2）位RXENA变为低电平以禁用接收器。数据继续在RXSHF中组装，但不会传输到接收器缓冲寄存器。
注意：
1.标志位RXENA（SCICTL1，位0）变为高电平以使能接收器。
2.数据到达SCIRXD引脚，检测到起始位。
3.数据从RXSHF移位到接收缓冲寄存器（SCIRXBUF）;请求中断。标志位RXRDY（SCIRXST，位6）变为高电平，表示已收到新字符。
该程序读取SCIRXBUF;标志RXRDY自动清除。
5.下一个数据字节到达SCIRXD引脚;检测到起始位，然后清除。
6.位RXENA变为低电平以禁用接收器。数据继续在RXSHF中组装，但不会传输到接收器缓冲寄存器。

通信模式下的发射机信号
图19-9说明了发送器信号时序的示例，它假设了以下条件：
•地址位唤醒模式（地址位不会出现在空闲线路模式下）
•每个字符三位

注意：
1. TXENA位（SCICTL1，位1）变为高电平，使发送器能够发送数据。
2. SCITXBUF写入;因此，（1）发射机不再为空，（2）TXRDY变低。
3. SCI将数据传输到移位寄存器（TXSHF）。发送器准备好第二个字符（TXRDY变为高电平），并请求中断（使能中断，TX INT ENA位 -  SCICTL2，位0  - 必须置1）。
4.在TXRDY变为高电平后，程序将第二个字符写入SCITXBUF（第3项）。 （第二个字符写入SCITXBUF后，TXRDY再次变为低电平。）
5.完成第一个字符的传输。将第二个字符传输到移位寄存器
TXSHF开始了。
6. TXENA位变为低电平以禁用发送器; SCI完成传输当前字符。
7.完成第二个字符的传输;发射器是空的，准备好新角色。

SCI端口中断
SCI接收器和发送器可以被中断控制。 SCICTL2寄存器有一个标志位（TXRDY），表示有效的中断条件，SCIRXST寄存器有两个中断标志位（RXRDY和BRKDT），加上RX ERROR中断标志，它是FE，OE，BRKDT的逻辑或，和PE条件。发送器和接收器具有独立的中断使能位。未使能时，中断未被置位;但是，条件标志仍然有效，反映了传输和接收状态。

SCI具有用于接收器和发送器的独立外设中断向量。外设中断请求可以是高优先级或低优先级。这由从外设输出到PIE控制器的优先级位表示。当RX和TX中断请求都以相同的优先级进行时，接收器的优先级始终高于发送器，从而降低了接收器溢出的可能   性。

外设中断的操作在外部外设接口（ePIE）章节的外设中断扩展控制器部分进行了描述。
•如果RX / BK INT ENA位（SCICTL2，位1）置1，则在发生以下事件之一时，将断言接收器外设中断请求：
    -  SCI接收完整帧并将RXSHF寄存器中的数据传送到SCIRXBUF寄存器。此操作设置RXRDY标志（SCIRXST，位6）并启动中断。
    - 发生中断检测条件（SCIRXD在丢失停止位后的10位周期内为低电平）。此操作将BRKDT标志位（SCIRXST，位5）置1并启动中断。
•如果TX INT ENA位（SCICTL2.0）置1，只要SCITXBUF寄存器中的数据被传送到TXSHF寄存器，就会置位发送器外设中断请求，表示CPU可以写入SCITXBUF;此操作将TXRDY标志位（SCICTL2，位7）置1并启动中断。

注：由RXRDY和BRKDT位产生的中断由RX / BK INT ENA位（SCICTL2，位1）控制。 RX ERROR位产生的中断由RX ERR INT ENA位（SCICTL1，位6）控制。

图19-10和表19-4说明了nonFIFO / FFO模式下SCI中断的操作/配置。

（1）FIFO模式TXSHF在延迟值后直接加载，不使用TXBUF。
（2）RXERR可以通过BRKDT，FE，OE，PE标志设置。 在FIFO模式下，BRKDT中断仅通过RXERR标志

结合DSP的SCI章节，详细讲解SCI通信原理。

参考资料：

TMS320F28xx 技术参考手册：Serial Communications Interface (SCI)

SCI模块总览

说明：

• SCI模块有两路时钟输入（图中红色箭头）。一路是工作时钟（SYSCLK），另一路是位时钟，用于产生波特率时钟。位时钟来源于系统低速外设时钟（LSPCLK），并由外设时钟控制寄存器控制（PCLKCR7）。工作时钟频率比位时钟要高得多，要不然怎么能够对每一个bit通信位进行多次检测呢？ （有些单片机里为了滤波，对接收到的数据位进行3次检测，以2次或以上的检测结果决定最终是高电平还是低电平）
• SCI模块对外只有一对管脚接口，即RXD和TXD
• SCI模块有两个中断信号送至PIE模块：接收中断RXINT和发送中断TXINT

SCI模块架构

 分为以下几个部分。

波特率发生器

相关寄存器：PCLKCR7、SCIHBAUD、SCILBAUD。

功能：低速外设时钟LSPCLK通过BAUD寄存器的配置，产生合适的波特率。分别送给接收模块和发送模块。

 帧格式

用于确定通信帧的格式：是否校验。如果是，是奇校验还是偶校验。

注：这里的“帧Frame”指的是一个字节完整的接收（或者发送）的过程，包括：起始位、数据位、地址位、校验位、停止位。

串行发送

 说明：

• 最上面的TXSHF是串行移位器，即把一个字节的N个位通过移位的方式，把它从TXD上发送发去。
• 发送数据是由发送使能（TXENA = SCICTL1.1）决定的
• 要发送的数据先写入到SCITXBUF中
• FIFO使能位SCIFFENA决定TXBUF中的数据是直接写入TXSHF还是先保存到FIFO中
• 发送中断源有3个：

1. TXEMPTY：所有数据都已经移位输出，TXSHF为空
2. TXRDY：TXBUF为空，可以往里面放数据。由发送中断使能位TXINTENA控制。
3. 发送FIFO中断：由FFTX寄存器中的TXFFIENA和TXFFIL控制。TXFFIENA是中断使能，TXFFIL是中断级别。当TXFIFO中的数据数量小于或者等于TXFFIL的值时产生中断，表示现在TXFIFO有空余，可以继续往里面写数据了。

串行接收

 说明：

自动波特率检测

 接收使能

控制是否从RXD管脚上接收数据，并送入到RXBUF。

 接收FIFO

 也是由FFENA使能位控制。不使能时，收到的数据直接送给RXBUF；使能后，先送到FIFO中缓存。

错误检测和中断逻辑

 检测以下错误和状态：

• 帧错误FE：未检测到停止位
• OVERRUN错误OE：RXFIFO已满又接收到数据。此时，RXBUF中的数据被覆盖。
• 校验错误PE：校验位不对
• 检测到break信号。

关于串口通信中的break信号：

uart协议中有break 规定：
A Break character is interpreted on receiving “0”s for a frame period. At the end of the
break frame the transmitter inserts either 1 or 2 stop bits (logic “1” bit) to acknowledge the
start bit.

 

串口有一个 break 信号：正常情况下，安静的 UART 信号应该是高电平；如果连续低电平超过一个字符长度，这就叫做一个 break 信号。

接收中断源有以下4个：

1. 收到数据RXRDY：表示RXBUF中已经有数据了
2. 接收错误中断RXERROR：上述3种错误以及break状态，“或”的结果送给RXERROR，再经过使能位RXERRINTENA送给中断逻辑；
3. 接收FIFO中断：当RXFIFO中的数据大于或者等于RXFFIL的数值时，表示已经收到部分数据，可以通知CPU去读取。
4. 接收FIFO溢出RXFFOVF。

发送唤醒

多机通信时用到。 

数据帧格式

有两种典型的数据帧：

• 空闲线模式：以通信线上一段时间的空闲为标志，区分不同的数据块。
• 地址位模式：数据帧中多了一个位：数据/地址位。0代表是数据字节，1表示是寻址字节。

其他的都相同：一个完整的数据帧包括1个起始位，N个数据位（最低有效位在前，最高有效位在后），0个或者1个校验位，1个停止位。

平时没有数据通信的时候，通信线为高电平（逻辑1），起始位为低电平，停止位为高电平。

多机通信

寻址字节

多机通信中，第1个字节为寻址字节。只有被寻址的设备才需要继续接收余下的数据字节。未被寻址的设备不需要被余下的数据所打断，直到下一个寻址字节。

Sleep位

串行链路上的所有处理器都将 SCI SLEEP 位（SCICTL1 的第 2 位）设置为 1，以便仅在检测到地址字节时才中断它们。 当处理器读取与应用软件设置的 CPU 设备地址相对应的块地址时，程序必须清除 SLEEP 位以启用 SCI 以在接收到每个数据字节时产生中断。

虽然接收器在 SLEEP 位为 1 时仍然工作，但它不会将 RXRDY、RXINT 或任何接收器错误状态位设置为 1，除非检测到地址字节并且接收帧中的地址位为 1（适用于地址 -位模式）。 SCI 不会改变 SLEEP 位； 需要软件更改它。

控制RX和TX

多处理器模式可通过 ADDR/IDLE MODE 位（SCICCR，位 3）通过软件进行选择。 两种模式都使用 TXWAKE 标志位（SCICTL1，bit 3）、RXWAKE 标志位（SCIRXST，bit1）和 SLEEP 标志位（SCICTL1，bit 2）来控制这些模式的 SCI 发送器和接收器功能。

接收顺序

在两种多处理器模式下，接收顺序如下：
1. 在收到地址块时，SCI 端口唤醒并请求中断（必须使能 SCICTL2 的位号 1 RX/BK INT ENA-才能请求中断）。 它读取块的第一帧，其中包含目标地址。
2. 通过中断进入一个中断服务程序并检查输入地址。 该地址字节根据其存储在存储器中的设备地址字节进行检查。
3. 如果检查显示块寻址到设备 CPU，则 CPU 清除 SLEEP 位并读取块的其余部分。 如果不是，则软件例程退出，SLEEP 位仍然设置，并且在下一个块开始之前不接收中断。

空闲线多机通信模式

 说明：

• 总线上以空闲时间来区分不同的数据块（应用层协议）
• 数据块内部，每个字节帧的帧间间隔小于10个“位时间”。位时间的长短与波特率相关。
• 数据块与数据块之间，每个字节帧的帧间间隔为10个“位时间”或者更多。
• 通常，数据块的第一个字节为地址字节，用于设备之间寻址。

空闲线通信模式的步骤

1. SCI在接收到数据块起始信号后唤醒
2. 处理器识别下一个SCI中断
3. 中断服务程序中比较地址，看接收到的地址是否与本机匹配
4. 如果匹配，则清除SLEEP位，接收数据块中的其他数据
5. 如果不匹配，则继续保持SLEEP位。这将让CPU继续执行主循环的程序，而不被串口中断，直到再检测到下一个数据块的开始。

数据块起始信号

• 发送完一个数据块后，特意等待一段时间，再发送下一个数据块的寻址字节
• 在写入TXBUF前，将TXWAKE置1.这将发送11个位的空闲状态。

1. 写1到TXWAKE位
2. 写一个字的数据到TXBUF。这个字的内容无所谓，只是用于产生空闲状态，启动下一个数据块。
3. 往TXBUF中写入地址值。

地址位多机通信模式

 说明：

• 数据块以数据帧中的地址位来区分
• 数据块中第一个字节帧的地址位为1，表示寻址命令；其他字节帧的地址位为0，表示数据。
• 字节帧之间的间隔时间没有要求。

通信方法：

1. SCICCR寄存器中的ADDRIDLE_MODE位(bit3)设置为1，表示选择“地址位模式协议”
2. 设置SCICTL1.TXWAKE位为1，再往TXBUF中写入地址值。则此时TXD上发送的字节帧中的地址位就是1。TXWAKE位会在传输给WUT位后由硬件清零。
3. 保持TXWAKE位为0，继续发送其他数据字节。

SCI通信格式

说明：

• 数据帧中的每个位（比如起始位、数据位等）对应8个SCI模块时钟。
• 有效的起始位(start bit)需要连续检测到4个低电平。
• 其他位的检测：在数据位的中间检测3次，然后“投票”确定当前数据位是0还是1 

一、SCI模块概述

SCI是串行通信接口。SCI是一个双线的异步串口，具有接受和发送两根信号线的异步串口。

二、SCI模块的特点

①SCI模块具有两个引脚：发送引脚SCITXD和接收引脚SCIRXD
②SCI模块具有双缓冲接受和发送功能：接收缓冲寄存器SCIRXBUF，发送缓冲寄存器SCITXBUF
③SCI模块可以产生两个中断：接收中断SCIRXINT，发送中断SCITXINT

三、SCI模块工作原理

如果使能了SCI的FIFO功能，则RXSHF会将数据直接加载到RX FIFO队列中，CPU再从FIFO队列中读取数据。同理，如果使能了SCI的FIFO功能，则TXSHF将直接从TX FIFO队列中获取需要发送的数据。

四、SCI的通信数据格式

28335的SCI模块采用NRZ数据格式，包括了：
其中LSB为数据最低位，MSB为数据最高位，每个数据位占用8个SCI时钟周期