RXマイコンでのシリアル通信（SCIFA）のFIFOバッファが分からない

Question

実現したいこと

SCIFAを使用してシリアル通信を行いたい。

前提

使用開発環境は、e2studio
CCRXコンパイラ
スマートコンフィグレータ機能を使用し、SCIF9のコンポーネントを追加

発生している問題・エラーメッセージ

SCIFAはFIFOバッファを利用した通信仕様になるのですが、FIFOバッファを利用した送受信でのデータの取り出し方が理解できません。
シリアル通信(RS232C)で外部機器との通信を考えています。
外部機器が指定したコマンドを使用して、フレーム同期をしなくてはならないのですが、マイコン側で、送受信を行う場合に、

①受信
外部機器からの「AF 06 B4 00 01 01 00 1A EF」という16進数表記の送信データが2進数変換され、マイコン側のレシーブシフトレジスタ(RSR)に1バイトずつ格納された後に、レシーブFIFOデータレジスタ(FRDR)に格納されていくと思いますが、このFRDRから、「AF 06 B4 00 01 01 00 1A EF」としてデータを読み取るためにはどのような操作が必要でしょうか。
16段のFIFOバッファであるFRDRレジスタに保存された時点で、2進数になっていると思いますが、この中から16進数としてデータを取り出す方法が知りたいです。

例えば、MTU0.TCNTでタイマカウンタを読む場合では、16ビット単位のアクセスとなっているので、
data = MTU0.TCNT;　（dataは16ビット以上の変数)　で読み取り可能と思いますが、似たような方法は可能なのでしょうか。

②送信
同様に、マイコン側から外部機器へ、「AF 05 B1 00 01 00 1A EF」のようなデータ送信を行う場合に、トランスミットFIFOデータレジスタ(FTDR)に上記のデータを書き込むことになりますが、直接上記の16進数データ列を書き込んでよいのでしょうか。
以下にスマートコンフィグレータで作成したSCIF9のソースを記します。

該当のソースコード

#include "r_cg_macrodriver.h"
#include "Config_SCIF9.h"
/* Start user code for include. Do not edit comment generated here */
/* End user code. Do not edit comment generated here */
#include "r_cg_userdefine.h"


volatile uint8_t * gp_scifa9_tx_address;               /* SCIFA9 transmit buffer address */
volatile uint16_t  g_scifa9_tx_count;                  /* SCIFA9 transmit data number */
volatile uint8_t * gp_scifa9_rx_address;               /* SCIFA9 receive buffer address */
volatile uint16_t  g_scifa9_rx_count;                  /* SCIFA9 receive data number */
volatile uint16_t  g_scifa9_rx_length;                 /* SCIFA9 receive data length */

void R_Config_SCIF9_Create(void)
{
    volatile uint16_t dummy;
    uint32_t w_count;

    /* Cancel SCIFA9 module stop state */
    MSTP(SCIFA9) = 0U;

    /* Clear transmit/receive enable bits */
    SCIFA9.SCR.BIT.TE = 0U;
    SCIFA9.SCR.BIT.RE = 0U;

    /* Reset transmit/receive FIFO data register operation */
    SCIFA9.FCR.BIT.TFRST = 1U;
    SCIFA9.FCR.BIT.RFRST = 1U;

    /* Read and clear status flags */
    dummy = SCIFA9.FSR.WORD;
    SCIFA9.FSR.WORD = 0x00U;

    dummy = (uint16_t) SCIFA9.LSR.BIT.ORER;
    SCIFA9.LSR.BIT.ORER = 0U;

    /* Set clock enable bits */
    SCIFA9.SCR.WORD = _0000_SCIF_INTERNAL_SCK_UNUSED;

    /* Set transmission/reception format */
    SCIFA9.SMR.WORD = _0000_SCIF_CLOCK_PCLK | _0000_SCIF_STOP_1 | _0000_SCIF_PARITY_DISABLE | 
                      _0000_SCIF_DATA_LENGTH_8 | _0000_SCIF_ASYNCHRONOUS_MODE;
    SCIFA9.SEMR.BYTE = _00_SCIF_16_BASE_CLOCK | _00_SCIF_NOISE_FILTER_DISABLE | _00_SCIF_DATA_TRANSFER_LSB_FIRST | 
                       _00_SCIF_BAUDRATE_SINGLE;

    /* Clear modulation duty register select */
    SCIFA9.SEMR.BIT.MDDRS = 0U;

    /* Set bit rate */
    SCIFA9.BRR = 0xC2U;

    /* Wait for at least 1-bit interval */
    for (w_count = 0U; w_count <= _000004E0_SCIF_1BIT_INTERVAL; w_count++)
    {
        nop();
    }

    /* Set FIFO trigger conditions */
    SCIFA9.FTCR.WORD = _0000_SCIF_TX_FIFO_TRIGGER_NUM_0 | _0080_SCIF_TX_TRIGGER_TFTC_VALID | 
                       _0100_SCIF_RX_FIFO_TRIGGER_NUM_1 | _8000_SCIF_RX_TRIGGER_RFTC_VALID;
    SCIFA9.FCR.WORD = _0000_SCIF_LOOPBACK_DISABLE | _0000_SCIF_MODEM_CONTROL_DISABLE;

    /* Disable transmit/receive FIFO data register reset operation */
    SCIFA9.FCR.BIT.TFRST = 0U;
    SCIFA9.FCR.BIT.RFRST = 0U;

    /* Set interrupt priority */
    IPR(SCIFA9, TXIF9) = _0F_SCIF_PRIORITY_LEVEL15;
    IPR(SCIFA9, RXIF9) = _0F_SCIF_PRIORITY_LEVEL15;

    /* Set RXD9 pin */
    MPC.PB6PFS.BYTE = 0x0AU;
    PORTB.PMR.BYTE |= 0x40U;

    /* Set TXD9 pin */
    MPC.PB7PFS.BYTE = 0x0AU;
    PORTB.PMR.BYTE |= 0x80U;

    R_Config_SCIF9_Create_UserInit();
}

/***********************************************************************************************************************
* Function Name: R_Config_SCIF9_Start
* Description  : This function starts the SCIFA9 channel
* Arguments    : None
* Return Value : None
***********************************************************************************************************************/

void R_Config_SCIF9_Start(void)
{
    /* Clear interrupt flag */
    IR(SCIFA9,TXIF9) = 0U;
    IR(SCIFA9,RXIF9) = 0U;

    /* Enable SCIF interrupt */
    IEN(SCIFA9,TXIF9) = 1U;
    ICU.GENAL0.BIT.EN4 = 1U;
    IEN(SCIFA9,RXIF9) = 1U;
    ICU.GENAL0.BIT.EN5 = 1U;
    ICU.GENAL0.BIT.EN6 = 1U;
    ICU.GENAL0.BIT.EN7 = 1U;
}

/***********************************************************************************************************************
* Function Name: R_Config_SCIF9_Stop
* Description  : This function stop the SCIFA9 channel
* Arguments    : None
* Return Value : None
***********************************************************************************************************************/

void R_Config_SCIF9_Stop(void)
{

    /* Disable serial transmit */
    SCIFA9.SCR.BIT.TE = 0U;

    /* Disable serial receive */
    SCIFA9.SCR.BIT.RE = 0U;

    /* Disable TXI interrupt */
    SCIFA9.SCR.BIT.TIE = 0U;

    /* Disable RXI, ERI, BRI and DRI interrupt */
    SCIFA9.SCR.BIT.RIE = 0U;
    IR(SCIFA9,TXIF9) = 0U;
    IEN(SCIFA9,TXIF9) = 0U;
    ICU.GENAL0.BIT.EN4 = 0U;
    IR(SCIFA9,RXIF9) = 0U;
    IEN(SCIFA9,RXIF9) = 0U;
    ICU.GENAL0.BIT.EN5 = 0U;
    ICU.GENAL0.BIT.EN6 = 0U;
    ICU.GENAL0.BIT.EN7 = 0U;
}

/***********************************************************************************************************************
* Function Name: R_Config_SCIF9_Serial_Receive
* Description  : This function receive SCIFA9 data
* Arguments    : rx_buf -
*                    receive buffer pointer (Not used when receive data handled by DTC or DMAC)
*                rx_num -
*                    buffer size (Not used when receive data handled by DTC or DMAC)
* Return Value : status -
*                    MD_OK or MD_ARGERROR
***********************************************************************************************************************/

MD_STATUS R_Config_SCIF9_Serial_Receive(uint8_t * const rx_buf, uint16_t rx_num)
{
    MD_STATUS status = MD_OK;

    if (rx_num < 1U)
    {
        status = MD_ARGERROR;
    }
    else
    {
        g_scifa9_rx_count = 0U;
        g_scifa9_rx_length = rx_num;
        gp_scifa9_rx_address = rx_buf;

        SCIFA9.FTCR.BIT.RFTC = _01_SCIF_RX_TRIG_NUM;

        SCIFA9.SCR.BIT.RE = 1U;
        SCIFA9.SCR.BIT.RIE = 1U;
        SCIFA9.SCR.BIT.REIE = 1U;
    }

    return (status);
}

/***********************************************************************************************************************
* Function Name: R_Config_SCIF9_Serial_Send
* Description  : This function transmits SCIFA9 data
* Arguments    : tx_buf -
*                    transfer buffer pointer (Not used when transmit data handled by DTC or DMAC)
*                tx_num -
*                    buffer size (Not used when transmit data handled by DTC or DMAC)
* Return Value : status -
*                    MD_OK or MD_ARGERROR
***********************************************************************************************************************/

MD_STATUS R_Config_SCIF9_Serial_Send(uint8_t * const tx_buf, uint16_t tx_num)
{
    MD_STATUS status = MD_OK;

    if (tx_num < 1U)
    {
        status = MD_ARGERROR;
    }
    else
    {
        gp_scifa9_tx_address = tx_buf;
        g_scifa9_tx_count = tx_num;
        SCIFA9.SCR.BIT.TE = 1U;
        SCIFA9.SCR.BIT.TIE = 1U;
    }

    return (status);
}

/* Start user code for adding. Do not edit comment generated here */
/* End user code. Do not edit comment generated here */

試したこと

SCI0を使用しての調歩同期式通信は行えました。これは、頭とお尻に指定した文字列を配置することによる、フレーム同期です。数字は配列から抜き出しています。一方FIFO付きのSCIFAでは8ビットの塊でしか数字を処理できないので、送った16進数の数字がばらばらになるのではと思っています。

Answer 1

バイナリデータの１バイト単位でFIFOバッファに貯められます。
それをふつーに１バイト単位で読み込んでいくだけです。
１６進数表記とか２進数表記、ってのは、そのバイトデータを文字列に変換するときの表現ってだけの話なので、気にする必要はありません

Comments

[Nyanmage.neko]

ご回答ありがとうございます。
受信データの「AF 06 B4 00 01 01 00 1A EF」をバイトデータに変換すると、
「AF(1010 1111) 06(0000 0110) B4(1011 0100) 00 01(0000 0001) 01(0000 0001) 001A(0001 1010) EF(1110 1111)」
のような形になるので、確かに1バイトずつ読み込むだけで値は読めそうなのですが、例えば2バイト使うデータ（1000など）の場合は、2バイトまとめて併せて読むなど可能なのでしょうか。

[y_waiwai]

2バイトデータの場合は、１バイトを２つ読んで、そこから２バイトデータを構成します
その場合は、最初のバイトが２バイトデータの上位バイトなのか、下位バイトなのかを通信仕様から読み取って、２バイトデータを構成する必要があります

[Nyanmage.neko]

ご回答ありがとうございます。
上位バイトと下位バイトにて2バイトデータとすること理解しました。

Answer 2

2進数とか16進数とかいう言葉をこのシーンで言い出すのは「間違い」です。その議論の先に理解はありません。
int a;という変数を宣言したとして、a=100;と記述しても、a=0x64;と記述しても、a=0144;と記述しても、a=0b1100100;と記述しても(ルネサスのCは0b表記を受け付けなかったと思いますが)、結果のaは同じ状態になりますし、aに入っているのが「何進数か」という議論は意味を為しません。aが保持しているのは「値」であって、表現ではありませんから。
a=100; //あるいはa=0x64、またa=0b1100100
のあとに
a==100;
a==0x64;
a==0144;
a==0b1100100;
のいずれを評価しても1になります。n進数というのは値の表現方法の問題であって、表現される値そのものは表現方法によらないからです。

なので、1バイト=8ビットのデータを扱いたいのなら、そのデータをchar型に格納したデータとして扱えばよい、それだけです。

あとは、スマートコンフィグレータを使っているのですから、ハードウェアは隠蔽されているので、API関数の使い方だけ分かればよいです。

基本的には、データの受信にはR_Config_SCIF9_Serial_Receive(rx_buf, rx_num)関数を呼び出すのでしょう。このとき、例えばrx_num(要求した受信データバイト数)より受信済のデータバイト数が少なかったときに何が起こるかとかはマニュアルを精読してください。(事前にg_scifa9_rx_countを調べてから必要なデータ数があることを確認して呼ぶのかな、とは思います)

また、UART通信は1バイト単位の通信です。1バイトに満たないデータを気にする必要もありませんが、逆に1バイト以上のグループで構造を持ったデータのフレームのデータが欠落したとき、ノイズで不要なデータが受信されてしまった時の処理は全てプログラムで対応する必要があります。つまり、データを9バイト受信したら"AF ... EF"の9バイトが受信できる期待をしてはいけません。"00 AF..."(余計なデータがつく)だったり”AF ... EF 00"(データが足りない)だったりしたときに、適切な方法でフレームを切り出せる状態に復帰する必要があります。そこはあなたのウデの見せ所、ということになりますね。

Comments

[Nyanmage.neko]

ご回答ありがとうございます。
「2進数とか16進数とかいう言葉をこのシーンで言い出すのは「間違い」です。その議論の先に理解はありません。」、このことは非常に重要で、私自身がうまく咀嚼できていなかったことがはっきりとわかりました。まさにこの内容が、私が理解が進まない原因でした。
また、レジスタの事ばかり気にしていた結果、実際に取得するデータの長さなどを判断する部分をおろそかにしていました。事前にデータの長さなどを取得する関数についての理解を深めておくべきでした。
大変助かりました。ありがとうございます。