AN99218
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
著者: Edison Zhang
関連製品ファミリ: FM0+、FM3、FM4
関連サンプル コード: なし
関連アプリケーション ノート: なし
本アプリケーション ノート (AN99218) では、マルチファンクション シリアル (MFS) インターフェースの様々なモードについて
説明します。ご提案するこの情報により、あらゆる FM MCU において MFS モジュールを迅速に立ち上げて動作させることを
お手伝いします。
目次
1
2
はじめに .................................................................... 1
UART ........................................................................ 2
2.1
特長 ................................................................. 2
4.3
データ転送タイミング ....................................... 23
4.4
ロー レベルの API ......................................... 24
4.5
サンプル コード ............................................... 25
5
LIN .......................................................................... 29
5.1
特長 ............................................................... 29
2.2
データ フォーマット............................................. 3
2.3
割り込み要因とタイミング ................................... 4
2.4
ロー レベルの API............................................ 7
5.2
データ フォーマット........................................... 30
2.5
サンプル コード ................................................. 8
3
CSIO (SPI) ............................................................. 10
3.1
特長 ............................................................... 10
5.3
通信システム .................................................. 31
5.4
動作タイミング ................................................. 31
5.5
ロー レベルの API ......................................... 33
5.6
サンプル コード ............................................... 34
3.2
転送モード ...................................................... 11
3.3
シリアル タイマー ............................................. 11
6
3.4
チップ セレクト機能 .......................................... 12
改訂履歴 .......................................................................... 37
3.5
割り込み要因とタイミング ................................. 13
ワールドワイド販売と設計サポート .................................... 38
3.6
ロー レベルの API.......................................... 16
製品 ................................................................................. 38
3.7
サンプル コード ............................................... 17
2
4
I C .......................................................................... 19
4.1
特長 ............................................................... 19
PSoC®ソリューション ........................................................ 38
4.2
1
まとめ ...................................................................... 36
サイプレス開発者コミュニティ ............................................ 38
テクニカル サポート .......................................................... 38
プロトコル ........................................................ 20
はじめに
シリアル通信インターフェース (SCI) は最も一般的な通信インターフェースです。これには、UART (Universal Asynchronous
Receiver Transmitter)、SPI (Serial Peripheral Interface)、I2C (Inter-Integrated Circuit)、LIN (Local Interconnect Network) が
含まれています。ほとんどのマイクロコントローラー メーカーは、これらのインターフェースに独立した内蔵ペリフェラルを提供
しています。FM ファミリのマイクロコントローラーは内蔵 MFS インターフェースを備えています。これはユーザー設定で
UART やクロック同期シリアル インターフェース CSIO (SPI)、I2C、LIN に構成することができ、アプリケーションに柔軟性と
利便性を提供しています。
本アプリケーション ノートは MFS モジュールをご紹介し、PDL (Peripheral Driver Library) による MFS 使用方法をご説明し
ます。また、各通信プロトコルのデータ フォーマットをお見せし、割り込みタイミングをご説明します。この基本的な情報は、
各 MFS モードがどのように動作するかをご理解をいただくために役立ちます。最後に、PDL を使用するいくつかの例は、
各モードのデータ送受信を実現する方法を示します。
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文書番号: 002-09821 Rev. **
1
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
2
UART
UART は、外部デバイスとの非同期通信 (スタート／ストップ ビットによる同期) を実装する汎用シリアル データ通信インター
フェースです。
SMR レジスタの MD ビットを b’000 にセットした時、UART モードは設定されます。
bit7
bit6
0
0
0
動作モード 0 (非同期ノーマル モード)
0
0
1
動作モード 1 (非同期マルチプロセッサ モード)
0
1
0
動作モード 2 (クロック同期モード)
0
1
1
動作モード 3 (LIN 通信モード)
1
0
0
動作モード 4 (I C モード)
上記以外
2.1
説明
bit5
2
設定禁止
特長
全二重動作
MSB／LSB 転送方向のサポート
15 ビット ボーレート選択 1
割り込み要求
受信完了、フレーミング エラー、オーバーラン
エラーまたはパリティ エラーの要因による受
信割り込み要求
送信データが空、送信バス アイドルの要因に
よる送信割り込み要求
送信 FIFO が空の要因による送信 FIFO 割り
込み要求
5～9 ビット データ長選択
Non Return to Zero (NRZ) と反転 NRZ データ
フォーマットのサポート
ハードウェア フロー制御 2 のサポート
受信エラー検出
DMA 転送のサポート
送信／受信 FIFO 搭載 3
フレーミング エラー
オーバーラン エラー
パリティ エラー
1
ボーレート ジェネレータは外部クロック供給ができます。
2
一部の MFS チャネルだけがハードウェア フロー制御機能を備えます。ご使用製品のデータシートをご参照ください。
3
FIFO 容量は製品種類によって異なります。ご使用製品のデータシートをご参照ください。
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2
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
2.2
データ フォーマット
図 1 に示すように、UART フレームはスタート ビットで始まり、その後にデータ ビットが続き、ストップ ビットで終わります。
データ長は、ESCR レジスタの L2、L1、L0 ビットを設定して 5～9 ビットに選択できます。パリティ チェックは任意であり、PEN
ビットの設定に依存します。パリティ チェックが有効になっている場合、偶数または奇数パリティを ESCR レジスタの P ビット
で選択できます。ストップ ビット長は SMR レジスタの SBL ビットおよび ESCR レジスタの ESBL ビットで選択できます。
図 1. UART データ フォーマット
NRZ levels:
recessive level
D0
D1
Dn-1 Dn
P
dominant level
Start Bit
(always
dominant
level)
5-9 Data Bits
Parity Bit
(optional)
1-4 Stop
Bits
(always
recessive
level)
ESCR レジスタでは、ほとんどのデータ フォーマットの設定を行います。図 2 に ESCR レジスタのビットを示します。
図 2. ESCR レジスタ説明
bit
フィールド
属性
初期値
15
...
(SSR)
8
7
FLWEN
R/W
0
6
ESBL
R/W
0
5
INV
R/W
0
4
PEN
R/W
0
3
P
R/W
0
2
L2
R/W
0
1
L1
R/W
0
0
L0
R/W
0
[bit2:0] L2、L1、L0: データ長選択ビット
[bit6] ESBL: 拡張ストップ ビット長選択ビット
説明
Bit
0
1
SMR:SBL=0
SMR:SBL=1
SMR:SBL=0
SMR:SBL=1
1 ビット
2 ビット
3 ビット
4 ビット
bit2
0
0
0
0
1
bit1
0
0
1
1
0
bit0
0
1
0
1
0
説明
8 ビット長
5 ビット長
6 ビット長
7 ビット長
9 ビット長
[bit3] P: パリティ選択ビット
Bit
0
1
説明
偶数パリティ
奇数パリティ
[bit4] PEN: パリティ 許可 ビット
Bit
0
1
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説明
パリティ無効
パリティ有効
3
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
2.3
割り込み要因とタイミング
本節のタイミング図は次のビットとレジスタを参照します。
TDRE (送信データ レジスタ エンプティ) ビットは送信データ レジスタのデータが空かどうかを示します。
REC (受信エラー クリア) ビットは受信エラーをクリアするために使用されます。
TBI (送信バス アイドル) ビットは SOT ラインがアイドル状態であるかどうかを示します。
TIE (送信割り込み許可) ビットは送信割り込みを有効／無効にするために使用されます。
TBIE (送信バス割り込み許可) ビットは送信バス割り込みを有効／無効にするために使用されます。
TDR (送信データ レジスタ) はシリアル データ送信用のバッファ レジスタです。
RDRF (受信データ レジスタ フル) ビットは受信データ レジスタが満杯であるかどうかを示します。
FRE (フレーム エラー) ビットは、受信データのストップ ビットが 0 である場合に発生するフレーム エラーを示します。
ORE (オーバーラン エラー) ビットは、受信データが読み出される前に次のデータが受信される場合に発生するオーバー
ラン エラーを示します。
RIE (受信割り込み許可) ビットは送信割り込みを有効／無効にするために使用されます。
RDR (受信データ レジスタ) はシリアルデータ受信用のバッファ レジスタです。
図 3 は FIFO を使用しない場合の UART データ送信タイミング図です。
TRD が空の場合 (TDRE = 1)、送信割り込みを有効にすると (TIE = 1)、送信割り込み要求が発行されます。その後、
転送データは TDR に書き込まれ、TDRE ビットが 0 になります。
TDR の内容は最初に送信シフト レジスタにロードされ、その後データは SOT ピンにビットずつシフトアウトされます。
転送データの最初のビットが SOT ピンにシフトアウトされた後、TDRE ビットは 1 になります。TIE = 1 になると、送信割り
込み要求が発行されます。その後、次のデータを再び TDR に書き込むことができます。
最初のデータの全ビットが SOT ピンにシフトアウトされ、第 2 のデータの最初のビットが SOT ピンにシフトアウトされた後、
TDRE ビットは 1 になり送信シフト レジスタが空であることを示します。
第 2 のデータの全ビットが SOT ピンにシフトアウトされた後、2 バイトの送信が完了し、TBI ビットが 1 になります。送信
バス割り込みが有効になると (TBIE = 1)、送信バス割り込み要求が発行されます。
図 3. UART 送信タイミング図
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4
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
図 4 は FIFO を使用しない場合の UART データ受信タイミング図です。受信データが RDR に格納されている場合、RDRF
ビットが 1 にセットされます。受信割り込みが有効になると (RIE = 1)、受信割り込み要求が発行されます。データが RDR
から読み出された後、RDRF ビットは自動的にクリアされます。ただし、RDRF ビットがセットされている時、フレーム エラー
が発生 (FRE = 1) 、またはオーバーラン エラーが発生した (ORE = 1) 場合、受信データは無効となり、REC ビットを 1 に
セットすることでエラーをクリアする必要があります。
図 4. UART 受信タイミング図
Received
data
ST
D0
D1
D2
D5
D6
D7
SP
ST
RDRF
A received interrupt occurred.
図 5 は FIFO が有効になっている場合のデータ送信タイミング図です。これは、送信 FIFO を使用して 5 バイト データを送信
するためです。
1.
FIFO 送信データ要求ビットが 1 にセットされている (FDRQ = 1) 場合、FIFO 送信割り込みが有効になると (FTIE = 1)、
送信割り込みが発生します。
2.
3 バイトが送信 FIFO に書き込まれます。TDR が空であるため、最初のバイトは TDR に転送されます。その後、FDRQ
ビットを手動で 0 にクリアする必要があります。この時点で、FBYTE レジスタによって表示されるように、FIFO のデータ
カウントは 2 です。
3.
FIFO が空になり、データの最初のビットがシフト レジスタからシフトアウトされた後、FDRQ ビットは 1 になり、FIFO が
空であることを示します。FIFO 送信割り込みが有効になると (FTIE = 1)、送信割り込みが発生します。
4.
2 バイトが送信 FIFO に書き込まれます。その後、FDRQ ビットを手動で 0 にクリアする必要があります。この時点で、
FBYTE レジスタによって表示されるように、FIFO のデータ カウントは再び 2 になります。
5.
FIFO が空になり、データの最初のビットがシフト レジスタからシフトアウトされた後、FDRQ ビットは 1 になり、FIFO が
空であることを示します。FIFO 送信割り込みが有効になると (FTIE = 1)、送信割り込みが発生します。
6.
TDR が空になり、データの最初のビットがシフト レジスタからシフトアウトされた後、TDRE ビットは 1 になります。
シフト レジスタ内のデータ ビットがすべてシフトアウトされた時、TBI ビットは 1 にセットされ、すべてのデータ送信が完了
したことを示します。
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5
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
図 5. FIFO が有効の場合の UART 送信タイミング図
ST 1st byte SP
Transmit data
FBYTE
0
1
2
ST 2nd byte SP
1
0
FDRQ
1
ST 3rd byte SP
2
1
Cleared if
set to "0".
ST 5th byte
0
⑤
③
TDRE
ST 4th byte SP
A transmit interrupt
occurred.
Cleared if
set to "0".
Data writing in transmit
FIFO (TDR)
A transmit interrupt
occurred.
⑥
The transmit Data Register is empty.
②
①
④
FIFO
Data5
Data4
Data3
Data2
TDR
Data1
Data3
Data3
Data5
Data2
Shift Register
Data4
Data5
図 6 は FIFO が有効になっている場合のデータ受信タイミング図です。
1.
FIFO データ数を FBYTE で設定する必要があります。
2.
データ受信を開始すると、受信データは FIFO に順次格納されます。FIFO のデータ数が FBYTE と一致すると、RDRF
ビットは 1 にセットされます。RIE ビットが 1 にセットされると、受信割り込みが発生します。
3.
次のデータがなく 1 バイトだけ受信した時、受信 FIFO アイドル検出が有効になり (FRIIE = 1)、受信アイドル状態が 8 ボー
レート クロック以上継続すると、RDRF ビットは 1 にセットされます。
4.
FIFO のデータがすべて読み出されると、RDRF ビットは自動的に 0 にクリアされます。
受信データ数が受信 FIFO の最大容量を超えると、オーバーラン エラーが発生します。
図 6. FIFO が有効の場合の UART 受信タイミング図
Received data
ST 1st byte SP
ST 2nd byte SP
FBYTE setting
(with the transfer count)
Reading of FBYTE
(Effective byte count display)
ST 3rd byte SP
ST 4th byte SP
ST 5th byte SP
3
0
1
2
3 2 1
0
1
2
RDRF
Data reading from RDR
An interrupt occurs when the FBYTE (transmit data)
count matches the received data count.
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A ll re c e iv e d d a ta a re re a d.
6
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
2.4
ロー レベルの API
以下は、PDL の mfs.c/h ファイルにある UART ドライバーの API です。
Mfs_Uart_Init()
Mfs_Uart_DeInit()
Mfs_Uart_EnableIrq()
Mfs_Uart_DisableIrq()
Mfs_Uart_SetBaudRate()
Mfs_Uart_EnableFunc()
Mfs_Uart_DisableFunc()
Mfs_Uart_GetStatus()
Mfs_Uart_ClrStatus()
Mfs_Uart_SendData()
Mfs_Uart_ReceiveData()
Mfs_Uart_ResetFifo()
Mfs_Uart_SetBaudRate()
Mfs_Uart_SetFifoCount()
Mfs_Uart_GetFifoCount()
Mfs_Uart_Init() は、#stc_mfs_uart_config_t 型の Mfs_Uart_Init #pstcConfig パラメーターがある
UART モードの MFS インスタンスを初期化するために使用されます。この関数は基本的な UART 環境のみを設定します。
Mfs_Uart_DeInit() はすべての MFS の UART 関連レジスタをリセットするために使用されます。
Mfs_Uart_EnableIrq() は#en_uart_irq_sel_t 列挙型で選択された UART 割り込みソースを有効にします。
Mfs_Uart_DisableIrq() は#en_uart_irq_sel_t 列挙型で選択された UART 割り込みソースを無効にします。
Mfs_Uart_SetBaudRate() は、UART が初期化された後、UART ボーレートを変更できます。
Mfs_Uart_EnableFunc() は Mfs_Uart_EnableFunc#enFunc パラメーターで選択された UART 機能を有効にし、
Mfs_Uart_DisableFunc() は UART 機能を無効にします。
Mfs_Uart_GetStatus() は Mfs_Uart_GetStatus#enStatus で選択された UART 状態を取得し、
Mfs_Uart_ClrStatus() は選択された UART 状態をクリアします。いくつかの状態はハードウェアにより自動的にクリア
できます。
Mfs_Uart_SendData() は UART 送信バッファにデータを書き込み、Mfs_Uart_ReceiveData() は UART 受信
バッファからデータを読み出します。
Mfs_Uart_ResetFifo() は UART ハードウェア FIFO をリセットします。
Mfs_Uart_SetFifoCount() は、UART が初期化された後、FIFO サイズを変更できます。
Mfs_Uart_GetFifoCount() は現時点の FIFO のデータ数を取得します。
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7
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
2.5
サンプル コード
ロー レベルの API ドライバーに基づいて、この例は割り込みフラグのポーリング方法を使用し、UART を介してデータを転送
する方法を示します。これは UART チャネル 0 を使用し、10 バイトを転送してから 10 バイトを受信します。
UART を使用する前に、次のように UART のピン機能を設定します。
/* Initialize UART function I/O */
SetPinFunc_SIN0_0();
SetPinFunc_SOT0_0();
次に、UART 環境構造を設定し、UART チャネルを初期化します。
ボーレート: 115200
データ長: 8 ビット
パリティ チェック: 無
ストップ ビット長: 1 ビット
ハードウェア フロー制御: 無
stc_mfs_uart_config_t stcUartConfig;
/* Initialize UART TX and RX channel */
stcUartConfig.enMode = UartNormal;
stcUartConfig.u32BaudRate = 115200;
stcUartConfig.enDataLength = UartEightBits;
stcUartConfig.enParity = UartParityNone;
stcUartConfig.enStopBit = UartOneStopBit;
stcUartConfig.enBitDirection = UartDataLsbFirst;
stcUartConfig.bInvertData = FALSE;
stcUartConfig.bHwFlow = FALSE;
stcUartConfig.bUseExtClk = FALSE;
stcUartConfig.pstcFifoConfig = NULL;
if (Ok != Mfs_Uart_Init(&UART0, &stcUartConfig))
{
while(1); // Initialization error
}
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8
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
次のコードでは、SOT0_0 を介して 10 バイトを送信します。
uint8_t u8Cnt = 0;
uint8_t au8UartTxBuf[10] = {0x01,0x23,0x45,0x67,0x89,0xAB,0xCD,0xEF};
/* Enable TX function of UART0
*/
Mfs_Uart_EnableFunc(&UART0, UartTx);
while(u8Cnt < 10)
{
/* wait until TX buffer empty */
while (TRUE != Mfs_Uart_GetStatus((&UART0, UartTxEmpty));
/* Write data to transmit data register */
Mfs_Uart_SendData(UartCh0, au8UartTxBuf[u8Cnt]);
u8Cnt++;
}
/* wait until TX idle */
while (TRUE != Mfs_Uart_GetStatus((&UART0, UartTxIdle));
/* Disable TX function of UART0
*/
Mfs_Uart_DisableFunc(&UART0, UartTx);
次のコードでは、SIN0_0 から 10 バイトを受信します。
uint8_t u8Cnt = 0;
uint8_t au8UartRxBuf[10] = {0};
/* Enable RX function of UART0
*/
Mfs_Uart_EnableFunc(&UART0, UartRx);
while(u8Cnt < 10)
{
/* wait until RX buffer full */
while(TRUE != Mfs_Uart_GetStatus(&UART0, UartRxFull));
/* Read data from receive data register */
au8UartRxBuf[u8Cnt] = Mfs_Uart_ReceiveData(&UART0);
u8Cnt++;
}
/* Disable TX function of UART0
*/
Mfs_Uart_DisableFunc(&UART0, UartRx);
注： PDL プロジェクトでは、MFS チャネルを使用する前に「PDL_PERIPHERAL_ENABLE_MFSx」の定義が有効になって
いることをご確認ください。
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9
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
3
CSIO (SPI)
CSIO は、外部デバイスとの同期通信用の汎用シリアル データ通信インターフェース (SPI サポート) です。これにも送信／受信
FIFO があります。
SMR レジスタの MD ビットを b’010 にセットした時、CSIO モードは設定されます。
bit7
bit6
0
0
0
動作モード 0 (非同期ノーマル モード)
0
0
1
動作モード 1 (非同期マルチプロセッサ モード)
0
1
0
動作モード 2 (クロック同期モード)
0
1
1
動作モード 3 (LIN 通信モード)
1
0
0
動作モード 4 (I C モード)
上記以外
3.1
説明
bit5
2
設定禁止
特長
全二重動作
クロック同期化 (スタート／ストップ ビット未使用)
マスター／スレーブ機能
SPI サポート (マスターとスレーブの両モード)
15 ビット ボーレート選択 1
5～16 ビット データ長選択
MSB／LSB 転送方向のサポート
チップ セレクト機能 2 のサポート
アクティブ レベルはチャネルごとに設定可能
受信エラー検出
オーバーラン エラー
割り込み要求
設定／ホールド／選択解除時間は変更可能
シリアル タイマーによりトリガーされるシリアル データ転送のサポート 2
4 チャネル制御 (シングル制御、ラウンドロビン制御)
受信完了、オーバーラン エラーの要因による割り込み要求
送信データが空、送信バス アイドルの要因による送信割り込み要求
送信 FIFO が空の要因による送信 FIFO 割り込み要求
シリアル タイマー レジスタ (STMR) とシリアル タイマーの要因によるステータス割り込み要求
シリアル タイマー比較レジスタ (STMCR) 一致
送信／受信 FIFO 搭載 3
1
ボーレート ジェネレータは外部クロック供給ができます。
2
一部の FM 製品のみチップ セレクトとシリアル タイマー機能を備えています。ご使用製品のデータシートをご参照ください。
3
FIFO 容量は製品種類によって異なります。ご使用製品のデータシートをご参照ください。
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10
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
3.2
転送モード
CSIO 通信には、SCINV および SPI ビットで設定できる 4 つの転送モードがあります。これらのモードはアプリケーションの
すべての同期通信タイミングを含んでいます。
モード 0
モード 1
モード 2
モード 3
(SCINV = 0、SPI = 0)
(SCINV = 1、SPI = 0)
(SCINV = 0、SPI = 1)
(SCINV = 1、SPI = 1)
項目
シリアル クロック (SCK)
信号マーク レベル
HIGH
LOW
HIGH
LOW
送信データ出力タイミング
SCK 信号の立ち下がり
エッジ
SCK 信号の立ち上り
エッジ
SCK 信号の立ち上り
エッジ
SCK 信号の立ち下がり
エッジ
受信データ サンプリング
SCK 信号の立ち上り
エッジ
SCK 信号の立ち下がり
エッジ
SCK 信号の立ち下がり
エッジ
SCK 信号の立ち上り
エッジ
データ長
5～16 ビット
5～16 ビット
5～16 ビット
5～16 ビット
モード 0 と 1 は「CSIO モード」、モード 2 と 3 は「SPI モード」と呼びます。図 7 はこれらの転送モードのタイミング図を示します。
図 7. CSIO および SPI の転送モード
SCINV = 0
SPI = 0
SCINV = 1
SPI = 0
SCINV = 0
SPI = 1
SCINV = 1
SPI = 1
SOT
3.3
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
シリアル タイマー
CSIO モジュールはシリアル タイマーを内蔵しており、一定間隔に従って CSIO データ転送をトリガーすることができます。
図 8 は CSIO データ転送をトリガーするシリアル タイマーの使用例を示します。
1.
シリアル タイマーを使用する前に、STMCR のカウント比較値と FBYTE0 レジスタの転送バイト数を設定します。その後、
シリアル タイマーを開始します。
2.
4 バイト データが送信 FIFO に書き込まれますが、データはすぐに転送されません。
3.
タイマーは、タイマー クロックに応じて 0 からカウントします。STMR により反映される現在のタイマー カウントが
STMCR の値と一致すると、2 バイトが転送され (TBYTE = 2)、タイマー カウントは 0 にリセットします。
4.
タイマーは、タイマ クロックに応じて 0 からカウントします。STMR により反映される現在のタイマー カウントが再び
STMCR の値と一致すると、更なる 2 バイトが転送され (TBYTE = 2)、タイマー カウントは 0 にリセットします。
5.
すべての 4 つのデータ送信が完了した後、TBI ビットが 1 にセットされます。
6.
TDR と送信 FIFO にデータがないため、STMR により反映される現在のタイマー カウントが再び STMCR の値と一致すると、
データ転送は行われません。
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11
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
図 8. シリアル タイマー動作タイミング
Transmission
Data
STMR
1st Byte
2nd Byte
3rd Byte
1
・・・
9
10
⑥
4th Byte
④
③
0
Does not transmit data
Because no data exists.(TDRE=0)
Transmit data is output
When STMR and STMCR meet.
Transmit data is output
when STMR and STMCR meet.
0
1
2
3
TBYTE0
4
・・・ 10
0
1
2
・・・ 10
0
1
2
Load
Transmission
counter＊A
2
1
0
Load
2
1
0
2
10
STMCR
TDRE
TBI
⑤
TDR RW
②
TINT
Timer
Start-up
＊A:
L
①
Internal Counter counting Transmitted bytes.
注:
3.4
1.
FM ファミリ製品の一部だけがシリアル タイマー機能を持っています。ご使用製品のデータシートをご参照ください。
2.
CSIO シリアル タイマー付きの製品では CSIO シリアル タイマーは CSIO マスター モードだけで動作できます。
チップ セレクト機能
CSIO モジュールにはデータ転送が利用可能であるかどうかを制御するためのチップ セレクト ピン (SCS ピン) があります。
マスター モードとスレーブ モードの両方でチップ セレクト機能をサポートしていますが、SCS0 ピンだけがスレーブ モードで
チップ セレクト ピンとして使用できます。
図 9 はマスター転送モード 0 (MS = 0、SPI = 0、SCINV = 0) でチップ セレクト ピンを使用して N バイトを転送する際のタイ
ミング図です。
1.
データ送信を開始する前に、データ転送数を TBYTE で指定する必要があります。そして、シリアル チップ セレクト制御
ステータス レジスタ (SCSCR) の SST と SED のビットを設定することによりチップ セレクト ピンを選択します。CSEN
ビットを 1 に設定することによりチップ セレクト機能を有効にし、TEX ビットを 1 に設定することによりデータ送信を可能に
します。最後に、N バイトが送信 FIFO に書き込まれ、セットアップ ディレイ値の経過後にデータ送信を開始します。
2.
N バイトの転送が完了すると、SCK は HIGH になり、SCS はホールド ディレイ値後に HIGH になります。
SCS ピンの非アクティブ レベルは SCSCR の CSLVL ビットによって設定されますが、SCS0 だけがこの機能を持ってい
ます。セットアップ ディレイ値とホールド ディレイ時間はシリアル チップ セレクト タイミング レジスタ (SCSTR) で設定され
ます。
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12
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
図 9. チップ セレクト機能を使用した CSIO データ転送
Set-up
Delay
②
Hold Delay
SCS Output
・・・
SCK
D0
Transmit Data
D1
D2
・・・
D5
D6
D7
N
TBYTE
Transmit
Counter*1
N
...
TDR RW
N-1
Write N bytes
・・・
０
N
・・・
①
*1:Internal Counter counting transmit bytes.
注： FM ファミリ製品の一部だけがチップ セレクト機能を持っています。ご使用製品のデータシートをご参照ください。
3.5
割り込み要因とタイミング
本節のタイミング図は次のビットとレジスタを参照します。
TDRE (送信データ レジスタ エンプティ) ビットは送信データ レジスタのデータが空かどうかを示します。
REC (受信エラー クリア) ビットは受信エラーをクリアするために使用されます。
TBI (送信バス アイドル) ビットは SOT ラインがアイドル状態であるかどうかを示します。
TIE (送信割り込み許可) ビットは送信割り込みを有効／無効にするために使用されます。
TBIE (送信バス割り込み許可) ビットは送信バス割り込みを有効／無効にするために使用されます。
TDR (送信データ レジスタ) はシリアル データ送信用のバッファ レジスタです。
RDRF (受信データ レジスタ フル) ビットは受信データ レジスタが満杯であるかどうかを示します。
ORE (オーバーラン エラー) ビットは、受信データが読み出される前に次のデータが受信される場合に発生するオーバー
ラン エラーを示します。
RIE (受信割り込み許可) ビットは送信割り込みを有効／無効にするために使用されます。
RDR (受信データ レジスタ) はシリアル データ受信用のバッファ レジスタです。
図 10 は FIFO を使用しない場合の CSIO データ送信タイミング図です。
1.
TRD が空になる時 (TDRE = 1)、送信割り込みを有効にすると (TIE = 1)、送信割り込み要求が発行されます。その後、
転送データは TDR に書き込むことができ、TDRE ビットが 0 になります。
2.
TDR の内容は最初に送信シフト レジスタにロードされ、その後データは SOT ピンにビットずつシフトアウトされます。送
信シフト レジスタに TDR のデータがロードされた後、TDRE ビットは 1 になります。TIE = 1 になると、送信割り込み要求
が発行されます。その後、次のデータを再び TDR に書き込むことができます。
3.
最初のデータのすべてのビットは SOT ピンにシフトアウトされ、次のデータは再び TDR から送信シフト レジスタにロード
されます。その後、TDRE ビットは 1 になり、送信シフト レジスタが空であることを示します。
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13
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
4.
2 番目のデータの全ビットが SOT ピンにシフトアウトされた後、2 バイトの送信が完了し、TBI ビットが 1 になります。送信
バス割り込みが有効 (TBIE = 1) になると、送信バス割り込み要求が発行されます。
図 10. CSIO データ送信タイミング図
SCK
Transmit data
D0
D1 D2
D3 D4 D5
D6
D7
D0 D1 D2
D3
D4
D5 D6
D7
④
TBI
TDRE
③
Data writing
in TDR
①
②
図 11 は FIFO を使用しない場合の CSIO データ受信タイミング図です。受信データが RDR に格納されている時、RDRF ビット
が 1 にセットされます。受信割り込みが有効になると (RIE = 1)、受信割り込み要求が発行されます。データが RDR から読み
出された後、RDRF ビットは自動的にクリアされます。ただし、RDRF ビットがセットされている時、オーバーラン エラーが発生
した (ORE = 1) 場合、受信データは無効になり、REC ビットを 1 にセットすることでエラーをクリアする必要があります。
図 11. CSIO データ受信タイミング図
SCK
D0
SIN
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Received data
sampling
RDRF
Note:
This figure shows the signal timing under the
following conditions.
SCR: MS=1, SPI=0
ESCR: L2 to L0=0b000
SMR:SCINV=0, BDS=0, SCKE=0, SOE=0
A received interrupt occurred.
図 12 は FIFO が有効になっている場合のデータ送信タイミング図です。これは、送信 FIFO を使用して 4 バイト データを送信
するためです。
1.
FDRQ = 1 の時、FIFO 送信割り込みが有効になると (FTIE = 1)、送信割り込みが発生します。
2.
3 バイトが送信 FIFO に書き込まれます。TDR が空であるため、最初のバイトは TDR に転送されます。その後、FDRQ
ビットを手動で 0 にクリアする必要があります。この時点で、FBYTE レジスタによって表示されるように、FIFO のデータ
カウントは 2 です。
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14
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
3.
FIFO が空になった後、FDRQ ビットは 1 になり、FIFO が空であることを示します。FIFO 送信割り込みが有効になると
(FTIE = 1)、送信割り込みが発生します。
4.
1 バイトが送信 FIFO に書き込まれます。その後、FDRQ ビットを手動で 0 にクリアする必要があります。この時点で、
FBYTE レジスタによって表示されるように、FIFO のデータ カウントは 1 です。
5.
FIFO が空になった後、FDRQ ビットは 1 になり、FIFO が空であることを示します。FIFO 送信割り込みが有効になると
(FTIE = 1)、送信割り込みが発生します。
6.
TDR が空になった後、TDRE ビットは 1 になります。
シフト レジスタ内のデータ ビットがすべてシフトアウトされた時、TBI ビットは 1 にセットされ、すべてのデータ送信が完了した
ことを示します。
図 12. FIFO が有効の場合の CSIO データ送信タイミング図
③
⑤
①
②
⑥
④
FIFO
Data3
Data2
TDR
Shift Register
Data1
Data4
Data3
Data3
Data4
Data2
Data2
Data3
Data4
図 13 は FIFO が有効になっている場合のデータ受信タイミング図です。
1.
FIFO 一致数を FBYTE で設定する必要があります。
2.
データ受信を開始すると、受信データは FIFO に順次格納されます。FIFO のデータ数が FBYTE と一致すると、RDRF
ビットは 1 にセットされます。RIE ビットが 1 にセットされると、受信割り込みが発生します。
3.
次のデータがなく 1 バイトだけ受信した時、受信 FIFO アイドル検出が有効になり (FRIIE = 1)、受信アイドル状態が 8 ボー
レート クロック以上継続すると、RDRF ビットは 1 にセットされます。
4.
FIFO のデータがすべて読み出されると、RDRF ビットは自動的に 0 にクリアされます。
受信データ数が受信 FIFO の最大容量を超えると、オーバーラン エラーが発生します。
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15
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
図 13. FIFO が有効の場合の CSIO データ受信タイミング図
SCK
Received data
1st byte
2nd byte
3rd byte
4th byte
FBYTE
(Received)
5th byte
6th byte
1
2
7th byte
3
0
Valid byte display
1
2
3
2
1 0
3
2
1
0
1
RDRF
Data reading
from RDR
An interrupt occurs when the FBYTE setting (transfer count)
matches the received data count.
3.6
All recevied data are read.
ロー レベルの API
以下は、PDL の mfs.c/h ファイルにある CSIO ドライバーの API です。
Mfs_Csio_Init()
Mfs_Csio_DeInit()
Mfs_Csio_EnableIrq()
Mfs_Csio_DisableIrq()
Mfs_Csio_SetBaudRate()
Mfs_Csio_SetTimerCompareValue()
Mfs_Csio_SetCsTransferByteCount()
Mfs_Csio_SetCsHoldStatus()
Mfs_Csio_SetTimerTransferByteCount()
Mfs_Csio_EnableFunc()
Mfs_Csio_DisableFunc()
Mfs_Csio_GetStatus()
Mfs_Csio_ClrStatus()
Mfs_Csio_SendData()
Mfs_Csio_ReceiveData()
Mfs_Csio_ResetFifo()
Mfs_Csio_SetFifoCount()
Mfs_Csio_GetFifoCount()
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FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
Mfs_Csio_Init() は#stc_mfs_csio_config_t 型の pstcConfig パラメーターがある CSIO モードの MFS インス
タンスを初期化するために使用されます。Mfs_Csio_DeInit() はすべての MFS の CSIO 関連レジスタをリセットするために
使用されます。
Mfs_Csio_EnableIrq() は#en_csio_irq_sel_t 列挙型で選択された CSIO 割り込みソースを有効にします。
Mfs_Csio_DisableIrq() は#en_csio_irq_sel_t 列挙型で選択された CSIO 割り込みソースを無効にします。
Mfs_Csio_SetBaudRate() は、CSIO が初期化された後、CSIO ボー レートを変更できるようにします。
Mfs_Csio_SetTimerCompareValue() は CSIO シリアル タイマーの比較値を変更します。
Mfs_Csio_SetCsTransferByteCount() は選択されたチップ セレクト ピンの転送バイト数を変更します。
Mfs_Csio_SetTimerTransferByteCount() はシリアル タイマーによってトリガーされる転送プロセスの転送バイト数
を設定します。
Mfs_Csio_SetCsHoldStatus() は 1 回の転送が終了した後の CS ピンのホールド状態を設定します。
Mfs_Csio_EnableFunc() は Mfs_Csio_EnableFunc#enFunc パラメーターで選択された CSIO 機能を有効にし、
Mfs_Csio_DisableFunc() は CSIO 機能を無効にします。
Mfs_Csio_GetStatus() は Mfs_Csio_GetStatus#enStatus で選択された状態を取得し、
Mfs_Csio_ClrStatus() は選択された CSIO 状態をクリアします。いくつかの状態はハードウェアにより自動的に
クリアされます。
Mfs_Csio_SendData() は CSIO 送信バッファに 1 バイト データを書き込み、Mfs_Csio_ReceiveData() は CSIO
受信バッファから 1 バイト データを読み出します。データのビット長は Mfs_Csio_Init() で設定されます。
Mfs_Csio_ResetFifo() は CSIO ハードウェア FIFO をリセットします。
Mfs_Csio_SetFifoCount() は、CSIO が初期化された後、FIFO のサイズを変更できるようにします。
Mfs_Csio_GetFifoCount() は現時点の FIFO のデータ数を取得します。
3.7
サンプル コード
ロー レベルの API ドライバーに基づいて、この例は割り込みフラグのポーリング方法を使用し、CSIO を介してデータ転送する
方法を示します。これは CSIO チャネル 0 を使用し、10 バイトを転送してから 10 バイトを受信します。
CSIO を使用する前に、次のように CSIO のピン機能を設定します。
/* Initialize CSIO function I/O */
SetPinFunc_SIN0_0();
SetPinFunc_SOT0_0();
SetPinFunc_SCK0_0();
次に、CSIO 環境構造を設定し、CSIO チャネルを初期化します。
モード: マスター モード
ボーレート: 100kbps
データ長: 8 ビット
方向: MSB ファースト
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FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
stc_mfs_csio_config_t stcCsioConfig;
/* Clear configuration structure */
PDL_ZERO_STRUCT(stcCsioConfig);
/* Initialize CSIO master */
stcCsioConfig.enMsMode = CsioMaster;
stcCsioConfig.enActMode = CsioActNormalMode;
stcCsioConfig.bInvertClk = FALSE;
stcCsioConfig.u32BaudRate = 100000;
stcCsioConfig.enDataLength = CsioEightBits;
stcCsioConfig.enBitDirection = CsioDataMsbFirst;
stcCsioConfig.enSyncWaitTime = CsioSyncWaitZero;
stcCsioConfig.pstcFifoConfig = NULL;
if (Ok != Mfs_Csio_Init(&CSIO0, &stcCsio0Config))
{
While(1);
}
次のコードでは、SOT ピンを介して CSIO の 10 バイトを送信します。
uint8_t u8Cnt = 0;
uint8_t au8TxBuf[10] = {0x01,0x23,0x45,0x67,0x89,0xAB,0xCD,0xEF};
/* Enable TX function of CSIO0
*/
Mfs_Csio_EnableFunc(&CSIO0, CsioTx);
while(u8Cnt < 10)
{
/* Wait until transmit data register empty */
while (TRUE != Mfs_Csio_GetStatus(&CSIO0,CsioTxEmpty));
/* Write data to transmit data register */
Mfs_Csio_SendData(&CSIO0, au8TxBuf[u8Cnt], TRUE);
u8Cnt++;
}
/* Wait until master TX bus idle */
while (TRUE != Mfs_Csio_GetStatus(&CSIO0, CsioTxIdle));
/* Disable TX function of CSIO0
*/
Mfs_Csio_DisableFunc(&CSIO0, CsioTx);
次のコードでは、SIN ピンを介して CSIO の 10 バイトを受信します。同期通信では、マスターがスレーブからデータを受信して
いても、クロック ラインは常にマスターにより制御されるため、ご注意ください。マスターがスレーブからデータを受信する必要
がある場合、ダミー データをクロックを生成するために送信する必要があります。
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18
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
uint8_t u8Cnt = 0;
uint8_t au8RxBuf[10];
/* Enable TX and RX function of CSIO0
Mfs_Csio_EnableFunc(&CSIO0, CsioTx);
Mfs_Csio_EnableFunc(&CSIO0, CsioRx);
*/
while(u8Cnt < 10)
{
/* write a dummy data */
Mfs_Csio_SendData(&CSIO0, 0x00u, FALSE);
/* wait until receive data register full */
while(TRUE != Mfs_Csio_GetStatus(&CSIO0, CsioRxFull));
/* Read data from receive data register */
au8RxBuf[u8Cnt] = Mfs_Csio_ReceiveData(&CSIO0);
u8Cnt++;
}
/* Wait until master TX bus idle */
while (TRUE != Mfs_Csio_GetStatus(&CSIO0, CsioTxIdle));
/* Disable RX function of CSIO0
*/
Mfs_Csio_DisableFunc(&CSIO0, CsioTx);
Mfs_Csio_DisableFunc(&CSIO0, CsioRx);
4
I2C
I2C インターフェース (I2C 通信制御インターフェース) は I2C バスをサポートし、I2C バス上のマスター／スレーブ デバイス
として動作します。
SMR レジスタの MD ビットを b'100 にセットした時、I2C モードは設定されます。
bit7
bit6
0
0
0
動作モード 0 (非同期ノーマル モード)
0
0
1
動作モード 1 (非同期マルチプロセッサ モード)
0
1
0
動作モード 2 (クロック同期モード)
0
1
1
動作モード 3 (LIN 通信モード)
1
0
0
動作モード 4 (I C モード)
上記以外
4.1
説明
bit5
2
設定禁止
特長
マスター／スレーブ機能
15 ビット ボーレート選択
8 ビット データ長
バス アービトレーション機能
スレーブ モードでの送信方向検出機能
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19
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
反復スタート条件の生成と検出機能
バス エラー検出機能
スレーブでの 7 ビット アドレス指定
データ送信またはバス エラー時に割り込み生成可能
シリアル クロック／シリアル データ入力のため、バス クロックの 2～32 クロックでノイズの除去 1
DMA 転送のサポート
割り込み要求
4.2
受信完了、オーバーラン エラーの要因による受信割り込み要求
送信データが空、送信バス アイドルの要因による送信割り込み要求
送信 FIFO が空の要因による送信 FIFO 割り込み要求
データの送信／受信の完了、バス エラーおよび NACK 検出の要因によるステータス割り込み要求
ストップ条件と反復スタート条件の検出
送信／受信 FIFO 搭載 2
1
FM ファミリ製品の一部だけがノイズ フィルターを持っています。ご使用製品のデータシートをご参照ください。
2
FIFO 容量は製品種類によって異なります。ご使用製品のデータシートをご参照ください。
プロトコル
図 14 に示すとおり I2C フレームは常にスタート条件、7 ビットのスレーブ アドレス+1 ビットの R/W、データ、およびストップ
条件で構成されています。
I2C マスターは I2C スレーブにデータを送信すると、R/W ビットを 0 にセットします。スタート条件信号と最初のバイトを送信
した後、マスターはスレーブから ACK ビットを受信します。マスターはスレーブにデータを送信し続け、正常な状態では各バイト
の最後にスレーブから ACK ビットを受信します。I2C マスターはすべてのデータを送信した後、データ転送が完了したことを
示すためにスレーブにストップ条件信号を送信します。
I2C マスターは I2C スレーブからデータを受信すると、R/W ビットを 1 にセットします。スタート条件信号と最初のバイトを送信
した後、マスターはスレーブから ACK ビットを受信します。マスターは I2C スレーブからデータを読み出し、各バイトを受信した
後、スレーブに 1 ビットの ACK を送信する必要があります。マスターは最後のデータを受信した後、スレーブに 1 ビット
NACK を送信する必要があります。これはマスターが受信したい最後のデータであることをスレーブに通知するためです。
その後、マスターは I2C データ受信処理を完了するためにストップ条件信号を送信します。
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20
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
図 14. I2C データ フォーマット
ST
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
R/W ACK
SlaveSlave
address
address
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
ACK
D7
ACK SP
1st data byte:
(can
consist
of
(Canalso
also be
consist
of fixed
fixed
MSBs
and
LSBs
MSB and LSB address)
address)
Transmission direction depends on
previously sent R/W bit
Acknowledge bit:
0: Acknowledge successful
1: Not acknowledged
R/W bit:
0: Transmit Data from Master to Slave
1: Transmit Data from Slave to Master
図 15 は I2C のスタートとストップ条件のタイミング図です。
スタート条件
SCL (SCK) ラインが HIGH で、SDA (SOT) ライン上の立ち下がりエッジは I2C フレームの開始を示します。
FM ファミリ MCU の I2C モジュールでは、MSS = 0 および ACT = 0 の時、MSS を 1 に設定すると I2C のスタート条件を
生成します。次に、ACT ビットも自動的に 1 に設定され、マスター モード動作に入ったことを示します。
ストップ条件
SCL (SCK) ラインが HIGH であり、SDA (SOT) ライン上の立ち上がりエッジになっている場合、I2C フレームの停止を
示します。
FM ファミリ MCU の I2C モジュールでは、MSS = 1 および ACT = 1 の時、MSS を 0 に設定すると I2C のストップ条件を
生成します。次に、ACT ビットも自動的に 0 にセットされ、ストップ モードに入ったことを示します。
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21
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
図 15. I2C スタートおよびストップ条件のタイミング図
SDA
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
R/W ACK
D7
D6
D5
D4
D3
SCL
SCL
SDA
SDA
D2
Start condition
D1
D0
ACK
D7
ACK
Stop condition
図 16 は I2C の反復 (繰り返し) スタート条件のタイミング図です。
反復 (繰り返し) スタート条件:
I2C 通信が開始されたとき、マスターが再びスタート条件を生成することは「反復スタート条件」または「繰り返しスタート条件」
と呼ばれます。I2C の EEPROM からデータを読み出す時、この信号を使用できます。
FM ファミリ MCU の I2C モジュールでは、MSS = 1 および ACT = 1 の時、MSS を 1 に設定すると反復スタート条件を生成
します。
図 16. I2C 反復スタート条件のタイミング図
SCL
SDA
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
ACK
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
ACK
SCL
SDA
Iteration start condition
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22
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
以下は IBCR レジスタの MSS と ACT ビットの説明です:
MSS Bit
4.3
状態
ACT Bit
0
0
アイドル
0
1
スレーブ アドレスが一致している、または ACK は予約アドレスに応答し、
スレーブ モードが動作中
1
0
マスター モードの動作は待機中
1
1
マスター モードの動作中
データ転送タイミング
図 17 は FIFO が無効の場合、I2C 経由でいくつかのデータを書き込む際のタイミング図です。
図 17. I2C によるデータ転送図
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23
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
図 18 は FIFO が無効の場合、I2C 経由でいくつかのデータを読み出す際のタイミング図です。
図 18. I2C によるデータ受信図
4.4
ロー レベルの API
以下は、PDL の mfs.c/h ファイルにある I2C ドライバーの API です。
Mfs_I2c_Init()
Mfs_I2c_DeInit()
Mfs_I2c_EnableIrq()
MfI2c_DisableIrq()
Mfs_I2c_GenerateStart()
Mfs_I2c_GenerateRestart()
Mfs_I2c_GenerateStop()
Mfs_I2c_SetBaudRate()
Mfs_I2c_SendData()
Mfs_I2c_ReceiveData()
Mfs_I2c_ConfigAck()
Mfs_I2c_GetAck()
Mfs_I2c_GetStatus()
Mfs_I2c_ClrStatus()
Mfs_I2c_GetDataDir()
Mfs_I2c_ResetFifo()
Mfs_I2c_SetFifoCount()
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24
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
Mfs_I2c_GetFifoCount()
Mfs_I2c_Init() は#stc_mfs_i2c_config_t 型の pstcConfig パラメーターがある I2C モードの MFS インスタンス
を初期化するために使用されます。この関数は基本的な I2C 環境のみを設定します。Mfs_I2c_DeInit() はすべての
2
MFS の I C 関連レジスタをリセットするために使用されます。
Mfs_I2c_EnableIrq() は #en_i2c_irq_sel_t 列 挙 型 で 選 択 さ れ た I2C 割 り 込 み ソ ー ス を 有 効 に し 、
Mfs_I2c_DisableIrq() は#en_i2c_irq_sel_t 列挙型で選択された I2C 割り込みソースを無効にします。
Mfs_I2c_SetBaudRate() は、I2C が初期化された後、I2C ボーレートを変更できるようにします。
Mfs_I2c_SendData() は I2C 送信バッファに 1 バイト データを書き込み、Mfs_I2c_ReceiveData() は I2C 受信バッファ
から 1 バイト データを読み出します。
Mfs_I2c_GenerateStart() は I2C スタート信号を生成します。Mfs_I2c_GenerateRestart() は I2C リスタート
信号を生成します。Mfs_I2c_GenerateStop() は I2C ストップ信号を生成します。
Mfs_I2c_ConfigAck() はデータを受信している時に ACK 信号を設定します。Mfs_I2c_GetAck() は ACK を受信
した後に ACK 信号の状態を取得します。
Mfs_I2c_GetStatus() は Mfs_I2c_GetStatus#enStatus にて選択した状態を取得し、Mfs_I2c_ClrStatus()
は選択された I2C 状態をクリアします。いくつかの状態はハードウェアだけによって自動的にクリアされます。
Mfs_I2c_GetDataDir() はスレーブ モードで I2C のデータ方向を取得します。
Mfs_I2c_ResetFifo() は I2C ハードウェア FIFO をリセットします。Mfs_Csio_SetFifoCount() は、I2C が初期化
された後、FIFO のサイズを変更できるようにします。
Mfs_I2c_GetFifoCount() は現時点の FIFO のデータ カウントを取得します。
4.5
サンプル コード
ロー レベルの API ドライバーに基づいて、この例は割り込みフラグのポーリング方法を使用し、I2C を介してデータ転送する
方法を示します。これは I2C チャネル 0 を使用し、10 バイトを転送してから 10 バイトを受信します。
I2C を使用する前に、次のように I2C のピン機能を設定します。
/* Initialize I2C function I/O */
SetPinFunc_SOT0_0();
SetPinFunc_SCK0_0();
次に、I2C 環境構造を設定し、I2C チャネルを初期化します。
モード: マスター モード
ボーレート: 100kbps
stc_mfs_i2c_config_t stcI2c0Config;
/* Configure I2C structure */
stcI2c0Config.enMsMode = I2cMaster;
stcI2c0Config.u32BaudRate = 100000u;
stcI2c0Config.bWaitSelection = FALSE;
stcI2c0Config.bDmaEnable = FALSE;
stcI2c0Config.pstcFifoConfig = NULL;
if (Ok != Mfs_I2c_Init(&I2C0, &stcI2c0Config))
{
While(1);
}
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25
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
次のコードでは、I2C を介して 10 バイト データを送信します。デバイス アドレスは 0x50 であることを前提にします。
/*******************************************************************/
/*
Generate start condition
*/
/*******************************************************************/
/* Prepare I2C device address */
Mfs_I2c_SendData(&I2C0, (0x50<<1));
/* Generate I2C start signal */
if(Ok != Mfs_I2c_GenerateStart(&I2C0))
{
while(1); /* Timeout or other error */
}
while(1)
{
if(TRUE != Mfs_I2c_GetStatus(&I2C0, I2cRxTxIrq))
{
break;
}
}
if(I2cNAck == Mfs_I2c_GetAck((&I2C0))
{
while(1);
/* NACK */
}
if(TRUE == Mfs_I2c_GetStatus((&I2C0, I2cBusErr))
{
while(1); /* Bus error occurs? */
}
/*******************************************************************/
/*
Send data
*/
/*******************************************************************/
for(uint8_t i=0;i<10;i++)
{
/* Transmit the data */
Mfs_I2c_SendData(&I2C0, pTxData[i]);
Mfs_I2c_ClrStatus(&I2C0, I2cRxTxIrq);
/* Wait for end of transmission */
while(1)
{
if(TRUE == Mfs_I2c_GetStatus(&I2C0, I2cRxTxIrq))
{
break;
}
}
while(1)
{
if(TRUE == Mfs_I2c_GetStatus(&I2C0, I2cTxEmpty))
{
break;
}
}
if(I2cNAck == Mfs_I2c_GetAck(&I2C0))
{
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26
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
while(1);
/* NACK */
}
if(TRUE == Mfs_I2c_GetStatus(&I2C0, I2cBusErr))
{
while(1); /* Bus error occurs? */
}
}
/*******************************************************************/
/*
Generate stop condition
*/
/*******************************************************************/
/* Generate I2C start signal */
if(Ok != Mfs_I2c_GenerateStop(&I2C0))
{
while(1); /* Timeout or other error */
}
/* Clear Stop condition flag */
while(1)
{
if(TRUE == Mfs_I2c_GetStatus(&I2C0, I2cStopDetect))
{
break;
}
}
Mfs_I2c_ClrStatus(&I2C0, I2cStopDetect);
Mfs_I2c_ClrStatus(&I2C0, I2cRxTxIrq);
次のコードでは、I2C を介して 10 バイト データを読み出します。デバイス アドレスは 0x50 であることを前提にします。
/*******************************************************************/
/*
Generate start condition
*/
/*******************************************************************/
/* Prepare I2C device address */
Mfs_I2c_SendData(&I2C0, (0x50<<1));
/* Generate I2C start signal */
if(Ok != Mfs_I2c_GenerateStart(&I2C0))
{
while(1); /* Timeout or other error */
}
while(1)
{
if(TRUE != Mfs_I2c_GetStatus(&I2C0, I2cRxTxIrq))
{
break;
}
}
if(I2cNAck == Mfs_I2c_GetAck((&I2C0))
{
while(1);
/* NACK */
}
if(TRUE == Mfs_I2c_GetStatus((&I2C0, I2cBusErr))
{
while(1); /* Bus error occurs? */
}
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27
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
/*******************************************************************/
/*
Read data
*/
/*******************************************************************/
uint8_t i;
/* Clear interrupt flag generated by device address send */
Mfs_I2c_ClrStatus(&I2C0, I2cRxTxIrq);
if(I2cNAck == Mfs_I2c_GetAck(&I2C0))
{
while(1);
/* NACK */
}
while(i < u8Size)
{
/* Wait for the receive data */
while(1)
{
if(TRUE == Mfs_I2c_GetStatus(&I2C0, I2cRxTxIrq))
{
break;
}
}
if(i == u8Size-1)
{
Mfs_I2c_ConfigAck(&I2C0, I2cNAck); /* Last byte send a NACK */
}
else
{
Mfs_I2c_ConfigAck(&I2C0, I2cAck);
}
/* Clear interrupt flag and receive data to RX buffer */
Mfs_I2c_ClrStatus(&I2C0, I2cRxTxIrq);
/* Wait for the receive data */
while(1)
{
if(TRUE == Mfs_I2c_GetStatus(&I2C0, I2cRxFull))
{
break;
}
}
if(TRUE == Mfs_I2c_GetStatus(&I2C0, I2cBusErr))
{
while(1);
/* Bus error occurs? */
}
if(TRUE == Mfs_I2c_GetStatus(&I2C0, I2cOverrunError))
{
while(1; /* Overrun error occurs? */
}
pRxData[i++] = Mfs_I2c_ReceiveData(&I2C0);
}
/*******************************************************************/
/*
Generate stop condition
*/
/*******************************************************************/
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28
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
/* Generate I2C start signal */
if(Ok != Mfs_I2c_GenerateStop(&I2C0))
{
while(1); /* Timeout or other error */
}
/* Clear Stop condition flag */
while(1)
{
if(TRUE == Mfs_I2c_GetStatus(&I2C0, I2cStopDetect))
{
break;
}
}
Mfs_I2c_ClrStatus(&I2C0, I2cStopDetect);
Mfs_I2c_ClrStatus(&I2C0, I2cRxTxIrq);
5
LIN
LIN インターフェース (LIN 通信制御インターフェース Ver. 2.1) は、LIN バスに準拠した機能をサポートします。
SMR レジスタの MD ビットを b’011 にセットした時、LIN モードは設定されます。
bit7
bit6
0
0
0
動作モード 0 (非同期ノーマル モード)
0
0
1
動作モード 1 (非同期マルチプロセッサ モード)
0
1
0
動作モード 2 (クロック同期式モード)
0
1
1
動作モード 3 (LIN 通信モード)
1
0
0
動作モード 4 (I C モード)
上記以外
5.1
説明
bit5
2
設定禁止
特長
LIN プロトコル Rev 2.1 をサポート
マスター／スレーブ デバイス動作
全二重動作
LIN break field の生成 (13～16 ビットの可変ビット長)1
LIN break デリミタの生成 (1～4 ビットの可変データ長)1
LIN break field 検出 1
スタート／ストップ エッジの入力キャプチャによる LIN Sync field 検出 1
15 ビット ボーレート選択 2
8 ビット データ長
受信エラー検出
フレーミング エラー
オーバーラン エラー
割り込み要求
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29
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
5.2
受信完了、フレーミング エラー、オーバーラン エラー、またはパリティ エラーの要因による割り込み要求
送信データが空、送信バス アイドルの要因による送信割り込み要求
送信 FIFO が空の要因による送信 FIFO 割り込み要求
DMA 転送のサポート
送信／受信 FIFO 搭載 3
1
一部の製品のみが LIN モジュールを搭載しています。ご使用製品のデータシートをご参照ください。
2
ボーレート ジェネレータは外部クロック供給できます。
3
FIFO 容量サイズは製品種類によって異なります。ご使用製品のデータシートをご参照ください。
データ フォーマット
図 19 に示すように、LIN フレームは LIN break、デリミタ、LIN Sync field、および ID とデータ field で構成されます。
LIN マスター モードでは、LIN break 長は LBL0 と LBL1 ビットでセットすることができ、LIN デリミタ長は ESCR レジスタの
DEL0 と DEL1 ビットでセットすることができます。
図 19. LIN データ フォーマット
LIN
Format
LIN Break (13 … 16 TBit)
Delimiter
(1…4 TBit)
LIN
Synch
LIN
Sync Field
Field
ID & Data
[bit3:2] LBL1/LBL0: LIN break field 長選択ビット
bit3
0
0
1
1
説明
bit2
0
1
0
1
13 ビット長
14 ビット長
15 ビット長
16 ビット長
[bit1:0] DEL1/DEL0: LIN break デリミタ長選択ビット
bit1
0
0
1
1
説明
bit0
0
1
0
1
1 ビット長
2 ビット長
3 ビット長
4 ビット長
LIN スレーブ モードでは、LIN break は 11 ビット続く LOW レベルの後に検出することができます。ボーレートは内部入力
キャプチャ ユニット (ICU) と LIN Sync field のキャプチャにより調整することができます。
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30
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
5.3
通信システム
図 20 は LIN トランシーバーを介して 1 つの LIN マスターと 1 つの LIN スレーブからなる通信システムを示します。
図 20. LIN 通信システム
SOT
SOT
SIN
SIN
LIN master
5.4
transceiver
transceiver
LIN slave
動作タイミング
図 21 は LIN マスター モードでのデータ送信のタイミング図です。
1.
LIN break field (LBR) ビットを 1 にセットすると、マスターにより送信される break が発生し、その後 0x55 (LIN Sync
field) は TDR に書き込むことができます。これは LIN break の後に送信することができます。
2.
LIN Sync field (0x55) の最初のビットは SOT ピンにシフトアウトされます。TDRE ビットが 1 にセットされ、TIE ビットが 1 に
セットされている場合、送信割り込みが発生します。その後、ID バイトは TDR に書き込むことができます。
3.
LIN マスターは送信するものは何でも受け取ることができます。この時点で 0x55 を受信し、元データとの比較はデータ
送信が正常であるかどうかを確認することができます。
4.
ID の最初のビットが送信されると、TDRE ビットが 1 になり、TIE ビットが 1 にセットされている場合、送信割り込みが
発生します。その後、最初のデータを送信することができます。
データ送信プロセスは ID field と同じです。
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31
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
図 21. LIN マスター データ転送タイミング図
Break field
LIN bus
SCR:LBR
Data writing
in TDR
TDR
TIE
Sync Field
Sync Field (0x55)
ID Field
ID Fild
DATA1
Data field transmission
DATA2
DATA3
RIE,TXE
SCR:RXE
SCR:MS
"0"
TDRE(TIRQ)
RDRF(RIRQ)
②
①
③
④
Start of LIN break
Data writing in Sync
field (0x55)
A transmit interrupt occurred.:
The ID field is set.
A transmit interrupt occurred.:
The Data field is set.
A received interrupt occurred.:
The Data is read.
図 22 は LIN スレーブ モードでのデータ送信タイミング図です。
1.
LIN break は 11 ビット続く LOW レベルの後に検出することができます。LIN break 割り込み許可 (LBIE) ビットが 1 に
セットされていると、LIN break 割り込みが発生します。その後、SYNC 信号を接続する ICU は初期化され、有効になり
ます。特定の LIN チャネルに対応する ICU チャンネルを確認するため、ペリフェラル マニュアルの「GPIO」の章をご参照
ください。
2.
Sync フィールドの最初の立ち下がりエッジを検出すると、ICU 割り込みがトリガされ、ICU データ レジスタ値を a 変数に
格納することができます。
3.
ICU 割り込みが再度発生すると、ICU データ レジスタ値を b 変数に格納することができます。
LIN マスターの正確なボーレートは以下の式で計算することができます (FRT がオーバー フローせず、MFS と FRT の
ために同じクロックである場合)。新しいボーレートを BGR にセットする必要があり、ICU 機能を無効にする必要があります。
その後、受信を有効にすることができ (RXE = 1) 、受信割り込みを有効にすることができます (RIE = 1)。
BGR value = (b - a)/8 - 1
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a:
The ICU data register value after the first interrupt
b:
The ICU data register value after the second interrupt
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32
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
4.
受信データ レジスタが満杯になり (RDRF = 1)、受信割り込みが有効になっている場合、受信割り込みが発生し、ID
フィールドは RDR から読み出すことができます。
データ受信プロセスは ID field と同じです。
図 22. LIN スレーブ データ転送タイミング図
Break field
Sync Field
ID Field
Data field reception
LIN bus
LSYN (ICU input)
LBD
LBIE
RIE
RXE
TIE
TXE
TDRE(TIRQ)
RDRF(RIRQ)
ICU(IRQ)
①
A status interrupt occurred.:
LBD is cleared.
IRQ(ICU) ②
IRQ is cleared.
③
Baud rate setting
Received interrupt enabled (RIE=1)
Received enabled (RXE=1)
④
A received interrupt occurred.: The Data is read.
5.5
ロー レベルの API
以下は、PDL の mfs.c/h ファイルにある LIN ドライバーの API です。
Mfs_Lin_Init()
Mfs_Lin_DeInit()
Mfs_Lin_EnableIrq()
Mfs_Lin_DisableIrq()
MfsLinIrqHandlerStatus()
Mfs_Lin_SetBaudRate()
Mfs_Lin_GenerateBreakField()
Mfs_Lin_EnableFunc()
Mfs_Lin_DisableFunc()
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FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
Mfs_Lin_GetStatus()
Mfs_Lin_ClrStatus()
Mfs_Lin_SendData()
Mfs_Lin_ReceiveData()
Mfs_Lin_ResetFifo()
Mfs_Lin_SetFifoCount()
Mfs_Lin_GetFifoCount()
Mfs_Lin_Init() は専用の LIN 設定#stc_mfs_lin_config_t で LIN モードの MFS インスタンスを初期化するため
に使用されます。この関数は基本的な LIN 環境のみを設定します。Mfs_Lin_DeInit() はすべての MFS の LIN 関連
レジスタをリセットするために使用します。
Mfs_Lin_EnableIrq() は#en_lin_irq_sel_t 割り込みタイプで選択された LIN 割り込みソースを有効にし、
Mfs_Lin_DisableIrq() は#en_lin_irq_sel_t 割り込みタイプで選択された LIN 割り込みソースを無効にします。
Mfs_Lin_SetBaudRate() は、LIN が初期化された後、LIN ボーレートを変更できるようにします。
Mfs_Lin_GenerateBreakField() は LIN break field を生成し、これは自身によっても検出できます。
Mfs_Lin_EnableFunc() は Mfs_Lin_EnableFunc#enFunc パラメーターで選択された LIN 機能を有効にし、
Mfs_Lin_DisableFunc() は LIN 機能を無効にします。
Mfs_Lin_GetStatus() は Mfs_Lin_GetStatus#enStatus で選択された状態を取得し、Mfs_Lin_ClrStatus() は
選択された LIN 状態をクリアします。いくつかの状態はハードウェアだけによって自動的にクリアされます。
Mfs_Lin_SendData() は LIN 送信バッファに 1 バイト データを書き込み、Mfs_Lin_ReceiveData() は LIN 受信
バッファから 1 バイト データを読み出します。
Mfs_Lin_ResetFifo() は LIN のハードウェア FIFO をリセットします。
Mfs_Lin_SetFifoCount() は、LIN が初期化された後、FIFO サイズを変更できるようにします。
Mfs_Lin_GetFifoCount() は現時点の FIFO のデータ カウントを取得します。
5.6
サンプル コード
ロー レベルの API ドライバーに基づいて、この例は割り込みフラグのポーリング方法を使用し、LIN を介してデータ転送する
方法を示します。これは LIN チャネル 0 を LIN マスターとして使用し、10 バイトを転送します。
LIN を使用する前に、次のように LIN のピン機能を設定します。
/* Initialize LIN function I/O */
SetPinFunc_SOT0_0();
SetPinFunc_SIN0_0();
次に、LIN 環境構造を設定し、LIN チャネルを初期化します。
モード: マスター モード
ボーレート: 9600bps
ブレーク長: 13 ビット
デリミタ長: 1 ビット
ストップ ビット長: 1 ビット
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34
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
stc_mfs_lin_config_t stcLinConfig;
uint32_t u32i;
uint8_t u8RdData;
/* Initialize LIN */
stcLinConfig.enMsMode = LinMasterMode;
stcLinConfig.u32BaudRate = 9600;
stcLinConfig.enBreakLength = LinBreakLength13;
stcLinConfig.enDelimiterLength = LinDelimiterLength1;
stcLinConfig.enStopBits = LinOneStopBit;
stcLinConfig.pstcFifoConfig = NULL;
if (Ok != Mfs_Lin_Init(&LIN0, &stcLinConfig))
{
while(1); /* Initialization error */
}
以下のコードで ID フィールドが 0x3A に設定された 10 バイトを送信します。
/*******************************************************************/
/*
Send LIN break
*/
/*******************************************************************/
/* Generate LIN break field */
Mfs_Lin_GenerateBreakField(&LIN0);
while(Mfs_Lin_GetStatus(&LIN0, LinBreakFlag) != TRUE);
Mfs_Lin_ClrStatus(&LIN0, LinBreakFlag);
/* Enable TX and RX function of LIN
Mfs_Lin_EnableFunc(&LIN0, LinTx);
Mfs_Lin_EnableFunc(&LIN0, LinRx);
*/
/*******************************************************************/
/*
Send Sync filed
*/
/*******************************************************************/
while(Mfs_Lin_GetStatus(&LIN0, LinTxEmpty) != TRUE); // Wait until TDR empty
Mfs_Lin_SendData(&LIN0, 0x55);
while(Mfs_Lin_GetStatus(&LIN0, LinRxFull) != TRUE); // Wait until RDR full
u8RdData = Mfs_Lin_ReceiveData(&LIN0);
if(u8RdData != 0x55)
{
while(1); /* Send data error */
}
/*******************************************************************/
/*
Send ID filed
*/
/*******************************************************************/
while(Mfs_Lin_GetStatus(&LIN0, LinTxEmpty) != TRUE); // Wait until TDR empty
Mfs_Lin_SendData(&LIN0, 0x3A);
while(Mfs_Lin_GetStatus(&LIN0, LinRxFull) != TRUE); // Wait until RDR full
u8RdData = Mfs_Lin_ReceiveData(&LIN0);
if(u8RdData != 0x3A)
{
while(1); /* Send data error */
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35
FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
}
/*******************************************************************/
/*
Send Data filed
*/
/*******************************************************************/
for(u32i=0; u32i<10; u32i++)
{
while(Mfs_Lin_GetStatus(&LIN0, LinTxEmpty) != TRUE); // Wait until TDR empty
Mfs_Lin_SendData(&LIN0, pData[u32i]);
while(Mfs_Lin_GetStatus(&LIN0, LinRxFull) != TRUE); // Wait until RDR full
u8RdData = Mfs_Lin_ReceiveData(&LIN0);
if(u8RdData != pData[u32i])
{
While(1);
}
}
while(Mfs_Lin_GetStatus(LinCh1, LinTxIdle) != TRUE); // Wait until TX bus idle
6
まとめ
MFS インターフェースは非常に柔軟で、シリアル通信の様々なタイプに適用することができます。
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FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
改訂履歴
文書名: AN99218 - FM MCU のマルチファンクション シリアル インターフェース
文書番号: 002-09821
版
ECN
変更者
発行日
**
5026162
HIDH
12/03/2015
www.cypress.com
変更内容
これは英語版 001-99218 Rev. **を翻訳した日本語版 002-09821 Rev. **です。
文書番号: 002-09821 Rev. **
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