SIF协议----一线通协议

电动车，电动车控制器的仪表信息需要用到一线通协议。
SIF因为它的简单，低成本，适用一些需求不高的场景。

物理层

单线，主从单工模式。
波特率可以像UART一样预先约定好，也可以由主机发送的同步信号，让从机自适应解析。

协议层

实现方法

1.定时器
要开个定时器，它的频率倍数就能正好对应着一线通的高低电平时间。
比如以短500us、长1000us为例，我就用一个100us的中断定时器。
2.波形调制
自己拿代码变量慢慢调吧

举例：发送 2字节数据：11000010，11000010（二进制）

提示：1、数据位逻辑 1 符合高电平时间 > 低电平时间 + 0.5ms；

2、数据位逻辑 0 符合低电平时间 > 高电平时间 + 0.5ms；

3、一般使用 0.5ms 和 1ms 的比例

代码实现—纯定时器扫描方式

/*******************************************************************************
 *Copyright (c) GeekYang
 *@文件名 : main.c
 *@作  者 : GeekYang
 *@时  间 : 2021-06-12 10:00:00
 *@摘  要 : 主程序文件
 *@芯  片 : STC8G1K08-TSSOP-20
 *@晶  振 : 33MHz/1
 *@版本号 : 1.0
 *@芯  片 :
 *                                          -------------
 *                    T2/ECI/SS/ADC2/P1.2 -丨01       20丨- P1.1/ADC1/TxD2/CCP0
 *                  T2CLKO/MOSI/ADC3/P1.3 -丨02       19丨- P1.0/ADC0/RxD2/CCP1
 *                  I2CSDA/MISO/ADC4/P1.4 -丨03       18丨- P3.7/INT3/TxD_2/CCP2_2/CCP2/CMP+
 *                  I2CSCL/SCLK/ADC5/P1.5 -丨04       17丨- P3.6/ADC14/INT2/RxD_2/CCP1_2/CMP-
 *          XTALO/MCLKO_2/RxD_3/ADC6/P1.6 -丨05       16丨- P3.5/ADC13/T1/T0CLKO/CCP0_2/SS_4
 *                  XTALI/TxD_3/ADC7/P1.7 -丨06       15丨- P3.4/ADC12/T0/T1CLKO/ECI_2/CMPO/MOSI_4
 *                         MCLKO/RST/P5.4 -丨07       14丨- P3.3/ADC11/INT1/MISO_4/I2CSDA_4 
 *                     Vcc/AVcc/ADC_VRef+ -丨08       13丨- P3.2/ADC10/INT0/SCLK_4/I2CSCL_4 
 *                                   P5.5 -丨09       12丨- P3.1/ADC9/TxD
 *                               Gnd/AGnd -丨10       11丨- P3.0/ADC8/RxD/INT4
 *                                          -------------            
*******************************************************************************/
 
/*================================= Demo说明 ===================================
本案例带波特率自适应
由于有些单片机的外设资源比较缺乏，没有外部中断，但一般定时器都是有的，所以案例都采用
定时器扫描的方式进行波形解析，读取数据，即 利用 定时器 + 一个GPIO口进行通讯数据读取
==============================================================================*/
 
 
/* 包含的头文件 ---------------------------------------------------------------*/
#include "STC8G.H"
 
/* 宏定义 ---------------------------------------------------------------------*/
#define LOW                 0       //低电平
#define HIGH                1       //高电平
 
#define DATA_REV_PIN        P10     //定义数据接收引脚(根据实际项目进行更改)
 
#define SYNC_TIME_NUM       992     //992Tosc中的992
#define SHORT_TIME_NUM      32      //一个逻辑周期中短的时间：32Tosc中的32
#define LONG_TIME_NUM       64      //一个逻辑周期中长的时间：64Tosc中的64
#define LOGIC_CYCLE_NUM     96      //一个逻辑周期  SHORT_TIME_NUM + LONG_TIME_NUM
#define HALF_LOGIC_CYCLE    48      //一个逻辑周期的1/2，即  LOGIC_CYCLE_NUM/2
 
#define REV_BIT_NUM         8       //接收的bit位个数，看是按字节接收还是按字接收，1字节=8bit，1字=2字节=16bit
#define REV_DATA_NUM        12      //接收的数据个数
 
 
/* 类型定义 -------------------------------------------------------------------*/
typedef enum
{
    INITIAL_STATE=0,            //初始状态，等待接收同步信号
    SYNC_L_STATE=1,             //接收同步低电平信号状态
    SYNC_H_STATE=2,             //接收同步高电平信号状态
    DATA_REV_STATE=3,           //读取数据码电平状态
    RESTART_REV_STATE=4         //接收过程出错重新接收状态
}REV_STATE_e;                   //接收数据状态枚举
 
/* 变量定义 -------------------------------------------------------------------*/
unsigned char receive_state=0;      //接收数据状态
unsigned char receive_bit_num=0;    //接收的bit位个数
unsigned char receive_data_num=0;   //接收的数据个数
 
unsigned char receive_data_buf[REV_DATA_NUM]={0};   //接收数据缓存数组-如果一帧数据有多个数据打开注释
 
unsigned int  H_L_Level_time_cnt=0; //高低电平时间计数
 
unsigned int Tosc = 3;              //波形时基单元，一般带波特率自适应的，不会说明高低电平的时间，会用一个Tosc时基描述
                                    //如上面的波形图，要求 32Tosc = 0.5ms = 500us
                                    //所以：一个Tosc = 500us/32 ≈ 15us，而定时器0单次定时时间为5us，所以实际一个Tosc = 15us/5us = 3 次
                                    //可以理解为 5us 是人为设置的一个定时器单次定时时间，再这个定时时间的基础上又产生了一个实际时基Tosc，用在波形上，波形基于这个Tosc时基单元
                                    //可以动态的调整高低电平的时间，只要Tosc改变，992Tosc和32Tosc以及64Tosc对应的时间也会随之改变；然后我们反过来思考，再不知道波特率的情况下，
                                    //去读取同步信号高电平的时间，将读到的时间计数H_L_Level_time_cnt * 15us是高电平的真实维持时间 = 32 * Tosc * 5us = SHORT_TIME_NUM * Tosc * 5us
                                    //Tosc = H_L_Level_time_cnt / SHORT_TIME_NUM
                                    //在本案例中，一帧数据 = 992Tosc+32Tosc+(64+32)*8*12Tosc = 10240*Tosc 次
                                    //1秒钟 = 1000000us，单次定时 5us，则1s / 5us = 200000 次
                                    //则1秒钟可以接收 200000 / (10240 * Tosc) = 200000/10240/Tosc = 19/Tosc 帧数据
 
bit start_H_L_Level_timming_flag=0; //开始高低电平计时标记
bit has_read_bit = 0;               //1-已经读取一个bit位
bit read_success=0;                 //一帧数据是否读取成功，0-不成功，1-成功
 
/* 函数声明 -------------------------------------------------------------------*/
void GPIO_Init(void);           //GPIO初始化函数
void Timer0_Init(void);         //定时器0初始化函数
void Receive_Data_Baud_Adjust_Bit_Handle(void);   //接收数据处理—带校准位，即波特率自适应
 
/* 函数定义 -------------------------------------------------------------------*/
/*******************************************************************************
 *函数名称 : main
 *函数功能 : 主函数入口
 *输入参数 : void
 *输出返回 : void
*******************************************************************************/
void main(void)
{
    GPIO_Init();        //GPIO初始化，设置数据接收引脚P10为高阻输入，检测高低电平
    Timer0_Init();      //定时器0初始化，定时周期为：5微秒@33.000MHz
 
    while(1)
    {
        Receive_Data_Baud_Adjust_Bit_Handle();    //如果主循环中处理的任务比较多也可以在定时中断服务函数中调用
        
        if (read_success == 1)              //如果成功读取一帧数据
        {
            //一帧数据接收成功后先根据协议要求进行校验和，验证数据的正确性
            //如果数据正确，根据接收的数据进行分析获取需要的内容
            read_success = 0;               //读取一帧数据清0
        }
    }
}
 
/*******************************************************************************
 *函数名称 : GPIO_Init
 *函数功能 : 数据接收引脚初始化
 *输入参数 : void
 *输出返回 : void
*******************************************************************************/
void GPIO_Init(void)
{
    P1M1 |= 0x01;       //设置数据接收引脚P10为高阻输入模式
    P1M0 &= 0xFE;
 
    P1PU  &= 0xFE;      //禁止P10端口内部的4.1K上拉电阻
    P1NCS |= 0x01;      //使能端口的施密特触发器
    P1SR  &= 0xFE;      //电平转换速度快
    P1DR  |= 0x01;      //控制端口驱动能力：0-增强驱动能力  1-一般驱动能力
    P1IE  |= 0x01;      //使能数字信号输入
}
 
/*******************************************************************************
 *函数名称 : Timer0_Init
 *函数功能 : 定时器0初始化
 *输入参数 : void
 *输出返回 : void
*******************************************************************************/
void Timer0_Init(void)
{
    AUXR |= 0x80;        //定时器时钟1T模式
    TMOD &= 0xF0;        //设置定时器模式:16位自动重载模式
    TL0 = 0x5B;            //设置定时初值低8位，5微秒@33.000MHz
    TH0 = 0xFF;            //设置定时初值高8位
    TF0 = 0;            //清除TF0标志
    TR0 = 1;            //定时器0开始计时
}
 
/*******************************************************************************
 *函数名称 : Timer0_isr
 *函数功能 : 定时器0中断处理函数
 *输入参数 : void
 *输出返回 : void
*******************************************************************************/
void Timer0_isr() interrupt 1 //500us定时器
{
    if (start_H_L_Level_timming_flag==1)
    {
        H_L_Level_time_cnt++;     //高低电平维持时间计数变量
    }
 
//    Receive_Data_Baud_Adjust_Bit_Handle();  //接收数据处理，波特率自适应
}
 
/*******************************************************************************
 *函数名称 : Receive_Data_Baud_Adjust_Bit_Handle
 *函数功能 : 接收数据处理，波特率自适应
 *输入参数 : void
 *输出返回 : void
*******************************************************************************/
void Receive_Data_Baud_Adjust_Bit_Handle(void)
{
    switch (receive_state)                      //检测当前接收数据状态
    {
        case INITIAL_STATE:                         //初始状态，未接收到同步信息，进行同步判断
            if (DATA_REV_PIN == LOW)                //判断接收引脚的电平状态，当读到低电平时，开始计时
            {
                receive_bit_num = REV_BIT_NUM;      //重置bit位计数器
                receive_data_num = 0;               //重置接收数据个数
                H_L_Level_time_cnt = 0;             //高低电平计时变量清0
                start_H_L_Level_timming_flag = 1;   //开始高低电平计时
                receive_state = SYNC_L_STATE;       //进入读取同步低电平信号状态
            }
            break;
        
        case SYNC_L_STATE:                          //在读取同步低电平信号期间
            if (H_L_Level_time_cnt > SYNC_TIME_NUM*Tosc)    //如果低电平时间>SYNC_TIME_NUM*Tosc=992*3*5us
            {                                       //同步状态空闲时间大于15ms
                if (DATA_REV_PIN == HIGH)           //判断接收引脚的电平状态，当读到高电平时
                {
                    H_L_Level_time_cnt = 0;         //高低电平计时变量清0
                    receive_state = SYNC_H_STATE;   //进入读取同步信号高电平状态
                }     
            }
            else
            {
                if (DATA_REV_PIN == HIGH)           //同步信号低电平检测期间读到高电平重新计时
                {
                    receive_state = RESTART_REV_STATE;      //进入重新接收状态
                }  
            }
            break;
 
        case SYNC_H_STATE:                          //在读取同步高电平信号期间
            /*
            //代码写法一：
            if (H_L_Level_time_cnt >= SHORT_TIME_NUM*Tosc)    //如果高电平时间 >= SHORT_TIME_NUM*Tosc=32 * 3 * 5us
            {
                if (DATA_REV_PIN == LOW)            //>=同步信号高电平检测时间后读到低电平
                {
                    //进入这段逻辑有两种状态：1、高电平时间正好=32Tosc，2、高电平时间长，超过32Tosc
                    Tosc = H_L_Level_time_cnt / SHORT_TIME_NUM;    //调整 Tosc 的值
                    H_L_Level_time_cnt = 0;         //高低电平计时变量清0
                    receive_state = DATA_REV_L_STATE;   //进入读取数据码低电平状态
                } 
            }
            else
            {
                if (DATA_REV_PIN == LOW)            //同步信号高电平检测期间读到低电平
                {                                   //高电平时间短，没有满32Tosc，自动调整检测周期
                    //H_L_Level_time_cnt * 5us 要求是 SHORT_TIME_NUM * Tosc * 5us，即 H_L_Level_time_cnt = SHORT_TIME_NUM * Tosc
                    Tosc = H_L_Level_time_cnt / SHORT_TIME_NUM;    //调整 Tosc 的值
                    H_L_Level_time_cnt = 0;         //高低电平计时变量清0
                    receive_state = DATA_REV_L_STATE;   //进入读取数据码低电平状态
                }  
            }
            */
            //代码写法二：
            if (H_L_Level_time_cnt >= LOGIC_CYCLE_NUM*Tosc)   //如果高电平时间超过了（32+64=96）个Tosc，则认为超时
            {
                receive_state = RESTART_REV_STATE;      //进入重新接收状态
            }
            else
            {
                if (DATA_REV_PIN == LOW)                //同步信号高电平检测期间读到低电平
                {
                    //在同步信号高电平检测期间读到低电平可能有如下状态：
                    //1、高电平时间短，不满32Tosc
                    //2、高电平时间正好=32Tosc
                    //3、高电平时间长，超过32Tosc
                    //不管何种状态，都要 调整 Tosc 的值达到波特率自适应
                    //H_L_Level_time_cnt * 5us 要求是 SHORT_TIME_NUM * Tosc * 5us，
                    //即 H_L_Level_time_cnt = SHORT_TIME_NUM * Tosc
                    Tosc = H_L_Level_time_cnt / SHORT_TIME_NUM;    //调整 Tosc 的值
                    H_L_Level_time_cnt = 0;         //高低电平计时变量清0
                    receive_state = DATA_REV_STATE;   //进入读取数据码低电平状态
                }
            }
            break;
 
        case DATA_REV_STATE:          //在读取数据码电平期间
            //逻辑“0”为 64Tosc低电平 + 32Tosc高电平
            //逻辑“1”为 32Tosc低电平 + 64Tosc高电平
            //如何判断当前为逻辑“0”还是逻辑“1”，关键在于寻找共同点
            //方法一：
            //不管是逻辑“0”还是逻辑“1”，周期一样，都是32Tosc + 64Tosc = 96Tosc
            //可以取中间时间点进行判断，96Tosc / 2 = 48Tosc，当计数>=48Tosc时读取引脚电平
            //如果还没有读取一个bit位，且时间计数已经>=48Tosc
            if ((has_read_bit==0) && (H_L_Level_time_cnt >= (HALF_LOGIC_CYCLE * Tosc))) 
            {
                receive_data_buf[receive_data_num] |= DATA_REV_PIN;
                has_read_bit = 1;
            }
 
            //方法二：
            //不管是逻辑“0”还是逻辑“1”，高低电平维持时间都是以 32Tosc 为基数，
            //64Tosc = 2 * 32Tosc，所以一个逻辑周期 96Tosc = 64Tosc + 32Tosc = 3 * 32Tosc
            //所以可以取一个逻辑周期的中间时间端进行判断，即>32Tosc 且 <64Tosc 这段时间内判断
//            if ((has_read_bit==0) && (H_L_Level_time_cnt > (SHORT_TIME_NUM * Tosc)) && (H_L_Level_time_cnt < (LONG_TIME_NUM * Tosc))) 
//            {
//                receive_data_buf[receive_data_num] |= DATA_REV_PIN;
//                has_read_bit = 1;
//            }
 
            //如果已经读取一个bit位，且时间计数已经>=96Tosc，说明一个逻辑周期过去了
            if ((has_read_bit==1) && (H_L_Level_time_cnt >= (LOGIC_CYCLE_NUM * Tosc)))
            {
                H_L_Level_time_cnt = 0;         //高低电平计时变量清0
                has_read_bit = 0;               //清0，读取下一个bit位
                receive_bit_num--;              //接收的bit数--
                
                if (receive_bit_num==0)         //如果一个字节8个bit位接收完成
                {
                    receive_data_num++;         //接收的数据个数++
                    receive_bit_num = REV_BIT_NUM;  //重置接收bit位个数
 
                    if (receive_data_num == REV_DATA_NUM)   //如果数据采集完毕
                    {
                        read_success = 1;                   //一帧数据读取成功
                        start_H_L_Level_timming_flag = 0;   //停止高低电平计时
                        H_L_Level_time_cnt = 0;             //定时器计数值清0
                           receive_state = INITIAL_STATE;      //接收状态清0   
                    }  
                }
                else                            //如果一个字节8个bit位还没有接收完成
                {
                    //将接收数据缓存左移一位，数据从高bit位开始接收
                    receive_data_buf[receive_data_num] = receive_data_buf[receive_data_num] << 1;
                }  
            }        
            break;
 
        case RESTART_REV_STATE:                     //重新接收数据状态
            start_H_L_Level_timming_flag = 0;       //停止高低电平计时
            H_L_Level_time_cnt = 0;                 //定时器计数值清0
            receive_state = INITIAL_STATE;          //接收状态清0        
            break;
    }
}