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外观

串口通信 ​

本节介绍 ​

📝本节您将了解 串口通信 的协议以及使用方法，了解 F28P550 的串口外设 SCI，通过图形化代码生成工具配置实现串口发送与接收功能。

🏆本章⽬标

1️⃣了解串口通信。

2️⃣了解主控 F28P550 的 串口外设SCI。

3️⃣了解如何通过图形化代码生成工具 sysconfig 配置串口外设。

4️⃣应用以上知识配置串口实现发送与接收功能。

串口通信介绍 ​

串口通信（Serial Communication）是一种通过单根数据线 逐位 传输数据的通信方式，属于异步串行通信协议。尽管传输速度比并行传输低。但串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。 这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验位，这些参数在两个通信端口之间必须一致。

串口通信参数介绍 ​

串口通信参数包括波特率（Baud Rate）、数据位（Data Bits）、校验位（Parity Bits）、停止位（Stop Bits）等。这些参数描述了传输数据的基本规格。例如，波特率定义了数据传输的速率，数据位确定每个数据字节中包含的位数，校验位用于数据的差错检测，停止位表示数据传输结束的标志等。

  • 波特率：衡量通信速度的参数，它表示每秒钟传送的 bit 的个数。
  • 数据位：衡量通信中实际数据位的参数，表示一个信息包里包含的数据位的个数。
  • 停止位：用于表示单个信息包的最后位，典型值为 1、1.5 和 2 位。由于数据是在传输线上传输的，每个设备都有自己的时钟，很有可能在通信过程中出现不同步，停止位不仅仅表示传输的结束，还能提供校正时钟同步的机会。停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率也越慢。
  • 奇偶检验位：表示一种简单的检查错误的方式。

串口通信协议定义了在串口上进行数据交换的规则和格式。常见的串口通信协议包括ASCII协议、Modbus协议、RS-232协议等。协议规定了数据的帧结构、数据格式、校验方式等，确保发送和接收双方按照相同的规则进行数据交换，从而实现数据的正确传输和解析。

串口通信是一位一位地传输，每传输一个字符总是以起始位开始，以停止位结束，字符之间没有固定的时间间隔要求。每一个字符的前面都有一位起始位（低电平），后面由 7 位数据位组成，接着是一位校验位，最后是停止位。停止位后面是不定长的空闲位，停止位和空闲位都规定为高电平。

串口通信的作用及优势 ​

串口是计算机和外部设备之间最常见的通信接口之一，具有重要的作用和广泛的应用。在计算机领域，串口的重要性体现在以下几个方面：

  1. 数据传输：串口是一种常用的数据传输接口。通过串口，计算机可以与各种外部设备进行数据交换和通信。无论是传感器、执行器、显示器、打印机还是其他外部设备，串口通信都可以实现数据的传输和控制。
  2. 远程控制和监控：串口通信被广泛应用于远程控制和监控领域。通过串口，计算机可以远程控制设备的动作，并实时监测设备的状态和数据信息。这在工业控制、自动化系统、远程监控等场景中具有重要的作用。
  3. 调试和故障排查：串口通信是调试和故障排查的重要工具。通过串口，计算机可以与嵌入式系统、单片机等进行通信，实时监控和调试程序，输出调试信息，进行错误定位和排查，并对系统进行状态监测和故障诊断。
  4. 硬件连接：串口可以作为计算机与各种外部设备之间的连接桥梁。通过串口，可以连接和控制各类外部设备，如传感器、执行器、外围设备等。串口能够提供稳定的数据传输和双向通信功能。
  5. 通信协议：串口通信协议是计算机与外部设备之间数据传输的规范和约定。通过定义不同的协议，可以实现不同设备之间的数据交互和通信。常见的串口通信协议有UART、RS-232、RS-485等。

总之，串口对于计算机和外部设备之间的通信具有重要的作用。它是数据传输、远程控制和监控、调试和故障排查的关键工具，是计算机与外部设备连接和通信的桥梁。通过串口通信，可以实现与各种外部设备的数据交互，提高系统的功能和性能。

F28P550的串口介绍 ​

TMS320F28P550集成了三个高性能串行通信接口（SCI），分别是SCI-A、SCI-B、SCI-C，它们支持全双工异步通信，每个接口独立工作。在开发板上的支持串口的引脚见下方的开发板引脚示意图：（橙色的SCI）

串口​​通信参数

  • ​波特率范围​​：最高支持​​12.5Mbps​​（具体取决于系统时钟分频配置）。

​​数据格式​​：

  • 数据位：5 - 9 位可编程
  • 停止位：1 / 1.5 / 2 位可选
  • 校验位：无校验 / 奇校验 / 偶校验
  • ​硬件流控制​​：支持RTS（请求发送）和CTS（清除发送）信号，防止数据溢出。

串口的硬件连接 ​

在开发板的下载接口处，引出了GPIO28和GPIO29引脚，这两个引脚是支持SCI的，GPIO28=SCIA-RX，GPIO29=SCIA-TX。

图 10

我们可以通过XDS110下载器的RXD和TXD接到这两个引脚上。不过需要注意的是，串口需要交叉连接，开发板的 RX 接到 XDS110下载器的 TX，开发板的 TX 接到 XDS110下载器的 RX。

案例实验介绍 ​

实现串口的发送与接收，并将接收到的数据再发送出去实现回显功能。

工程创建 ​

打开CCS，创建一个新的基于 F28P55X 的工程。

工程配置 ​

配置工程选项，将我们后面写好的代码烧录到 FLASH 中，并且使用的烧录模式是 cJTAG(1149.7)2-pin 模式。

串口通信的配置 ​

打开工程下的 .syscfg 文件。找到 SCI 选项开始配置：

  • 配置串口参数为波特率 115200、8 位数据长度、1 位停止位、无校验位。

  • 开启串口发送与接收功能，并开启串口接收中断。

  • 使用 SCIA-RX = GPIO28 和 SCIA-TX = GPIO29。

SCI基本选项说明
序号名称功能
1Name为当前配置的SCI(串口)起一个名字
2Baud Rate配置的当前SCI的波特率
3Actual Baud Rate Value实际波特率值，与Baud Rate联动，由软件生成无法修改
4Baud Rate Error Percent [%]波特率误差百分比[%]，与Baud Rate联动，由软件生成无法修改
5Use Loopback Mode是否使用环回模式（在 Loopback 模式下，​​发送端（TX）的数据会被直接连接到接收端（RX）​​，形成内部闭环通路）
6Word Length配置串口数据位长度
7Stop Mode配置串口停止位长度
8Parity Mode配置串口校验位长度
9Use Interrupt是否使用中断
10Use FIFO是否使用数据缓存机制（用于在发送和接收数据时暂存数据流，​​减少中断频率​​提升吞吐量）
11Select Interrupt Handlers to register选择中断处理程序并进行注册，有Transmit发送中断和Receive接收中断
12Enabled Interrupts使能开启什么中断，有Transmit发送中断和Receive接收中断
13Enabled Error Interrupts配置使能串口错误中断，有接收错误、奇偶校验错误、帧错误、超限错误
14Use Case外设使用配置，有自定义、只发送、只接收、既发送也接收
SCI的中断配置说明
序号名称功能
1Name为当前配置的SCI(串口)中断起一个名称
2Interrupt Name显示当前中断名称，由软件生成无法修改
3Interrupt Handler注册中断服务函数，添加中断服务函数的函数名
4Enable Interrupt in PIE使能开启中断的PIE

注意，配置开启了中断服务函数的配置后，后面在写代码时，需要根据配置的中断服务函数名称编写对应的中断程序。根据上图的配置，到时候在代码中加入串口接收中断函数即可：

c
__interrupt void INT_mySCI0_RX_ISR(void)
{
    //要在中断实现的功能

    //清除接收中断标志位
    SCI_clearInterruptStatus(SCIA_BASE, SCI_INT_RXFF);
    //清除中断标志位
    Interrupt_clearACKGroup(INTERRUPT_ACK_GROUP9);
}

相关函数介绍 ​

c
//*****************************************************************************
//
//! 等待并通过指定串口发送一个字符数组。
//!
//! \param base 是SCI端口的基地址。
//! \param array 是要发送的字符数组地址。
//!   这是一个指向待发送字符数组的指针。
//! \param length 是数组的长度，即需要发送的字符数量。
//!
//! 从指定端口的发送缓冲区（如果启用了发送FIFO则为FIFO）中发送从\e array地址开始的\e length个字符。
//! 如果发送缓冲区或FIFO没有可用空间，该函数将阻塞等待直到有足够空间，并在所有\e length个字符成功发送后返回。
//! 注意：\e array虽然是指向uint16_t的指针，但只有最低有效8位会被写入SCI端口，因为SCI仅支持8位字符传输。
//!
//! \return 无返回值。
//
//*****************************************************************************
void SCI_writeCharArray(uint32_t base, const uint16_t * const array, uint16_t length);

//*****************************************************************************
//
//! 在FIFO增强功能未启用时，阻塞式等待并读取指定端口的单个字符。
//!
//! \param base 是SCI端口的基地址。
//!
//! 从指定端口的接收缓冲区（非FIFO模式）获取字符。若缓冲区无可用字符，
//! 此函数将阻塞等待直到接收到数据后才返回。
//!
//! \return 返回从指定端口读取的字符，以\e uint16_t形式表示。
//
//*****************************************************************************/
static inline uint16_t SCI_readCharBlockingNonFIFO(uint32_t base)

/*****************************************************************************
//
//! 逐字节填充指定内存区域，常用于内存初始化与清零操作
//!
//! \param s 目标内存块的首地址指针，支持任意类型内存（如数组、结构体等）
//! \param c 填充值（将被转换为无符号字符，仅低8位有效）
//! \param n 需填充的字节数（单位：字节）
//!
//! 功能说明：
//! 1. 将内存块的前  n 个字节设置为  c 的ASCII码值[1,5,7](@ref)
//! 2. 典型用途包括：
//!    - 清零操作：将  c 设为0以初始化内存或清除敏感数据[3,6](@ref)
//!    - 字符填充：如将字符串缓冲区填充为特定字符（需保留终止符'\0'）[2,5](@ref)
//!    - 结构体初始化：快速清空复杂数据结构[3,8](@ref)
//!
//! 注意事项：
//! - 对非字符类型（如int数组）赋值非0/-1值时，可能导致非预期结果[2,7](@ref)
//!    （因逐字节填充可能破坏多字节数据类型的存储结构）
//! - 避免溢出：确保  n 不超过目标内存的物理大小[2,6](@ref)
//! - 字符串操作时需手动处理终止符，避免覆盖导致未定义行为[5,7](@ref)
//!
//! \return 指向目标内存块的指针（即  s 的原始地址）
//
//*****************************************************************************/
void *memset(void *s, int c, size_t n);

/*****************************************************************************
//
//! 计算以空字符('\0')结尾的字符串的字节长度
//!
//! \param str 指向待计算字符串的指针，必须为以'\0'结尾的有效字符串
//!
//! 功能说明：
//! 1. 从起始地址遍历内存，直到遇到第一个'\0'字符为止，统计遍历的字节数
//! 2. 不包含终止符'\0'本身的长度
//! 3. 适用于ASCII、ISO-8859-1等单字节编码字符串
//!
//! 注意事项：
//! - 安全性：若传入未初始化的指针或非字符串内存区域，可能导致未定义行为[2,10](@ref)
//! - 多字节字符：对UTF-8等编码的字符串，返回值是字节数而非字符数（如"中文"返回6字节）[11,12](@ref)
//! - 性能影响：时间复杂度为O(n)，高频调用时需考虑缓存计算结果[5,12](@ref)
//! - 与sizeof区别：sizeof计算数组总大小（含未使用空间），strlen统计实际字符数[6,10](@ref)
//!
//! \return 返回无符号整数类型 size_t，表示字符串的字节长度
//
//*****************************************************************************/
size_t strlen(const char *str);

案例验证 ​

更新主函数代码 ​

更新工程的 empty_driverlib_main.c 文件为以下代码：

c
#include "driverlib.h"
#include "device.h"
#include "board.h"
#include "c2000ware_libraries.h"
#include "string.h" //使用 memset(), strlen() 需导入该文件

#define uart_rx_max 50              //定义最大接收长度
uint16_t rDataA[ uart_rx_max ]={0}; //定义串口接收数据的缓冲区
uint16_t rx_len = 0;                //串口接收数据长度
uint16_t rx_flag = 0;               //串口是否有接收到数据的标志位 =0没有 =1有

//任意毫秒的延时
void delay_ms(int x)
{
    while(x--)
    {
        DEVICE_DELAY_US(1000);
    }
}

void main(void)
{
    Device_init();

    Device_initGPIO();

    Interrupt_initModule();

    Interrupt_initVectorTable();

    Board_init();

    C2000Ware_libraries_init();

    EINT;
    ERTM;

    while(1)
    {
        //如果串口接收标志位为1
        if( rx_flag== 1 )
        {
            rx_flag=0;
            //发送数据
            SCI_writeCharArray(SCIA_BASE, rDataA, strlen(rDataA));
            //清除数据
            memset(rDataA, 0, sizeof(rDataA));
            rx_len=  0;
        }
        delay_ms(1000);
    }
}

__interrupt void INT_mySCI0_RX_ISR(void)
{
    //没有开启FIFO的情况下，等待接收区有数据了就返回数据
    rDataA[rx_len] = SCI_readCharBlockingNonFIFO(SCIA_BASE);
    //回环长度限制
    rx_len = ( rx_len + 1 ) % uart_rx_max;
    //设置接收标志位为1
    rx_flag = 1;

    SCI_clearInterruptStatus(SCIA_BASE, SCI_INT_RXFF);
    Interrupt_clearACKGroup(INTERRUPT_ACK_GROUP9);
}

下载器连接 ​

XDS110下载器开发板
SWDSWD/TMS
CLKCLK/TCK
GNDGND
5V5V
RXDTX
TXDRX

代码烧录 ​

GIF 动图

图 6

案例现象 ​

通过电脑端的串口调试助手发送数据给开发板，开发板收到后又返回数据。

图 11