《串口通信课堂讲解》ppt课件

1、串口通讯串口通讯串行通讯与并行通讯串行通讯与并行通讯在计算机系统中，CPU和外部通讯有两种通讯方式：并行通讯和串行通讯。并行通讯，即数据的各位同时传送；串行通讯，即数据一位一位顺序传送。计 算 机 1计 算 机 2或 外 设GNDGND计 算 机 1计 算 机 2或 外 设GNDGND发 送接 收(a)(b)并行通讯串行通讯串行通讯优缺陷串行通讯优缺陷串行通信串行通信并行通信并行通信通信距离通信距离远远近近抗干扰能力抗干扰能力高高低低传输速度传输速度慢慢快快成本成本低低高高串行通讯的传输方向串行通讯的传输方向单工单工发送发送接纳接纳TXDRXD半双工半双工发发送送接接纳纳发发送送接接纳纳TXD

2、 / RXD全双工全双工发送发送接纳接纳发送发送接纳接纳TXDTXDRXDRXD串行通讯的错误校验串行通讯的错误校验1、奇偶校验、奇偶校验在发送数据时，数据位尾随的在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验位位为奇偶校验位1或或0。奇校验时，数。奇校验时，数据中据中“1的个数与校验位的个数与校验位“1的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中“1的个数与校验位的个数与校验位“1的个数之和应为偶数。接纳字符时，对的个数之和应为偶数。接纳字符时，对“1的的个数进展校验，假设发现不一致，那么阐明传输数据过程中出现了过失。个数进展校验，假设发现不一致，那么阐明传输数据过程中

3、出现了过失。2、代码和校验、代码和校验代码和校验是发送方将所发数据块求和或各字节异或，产生一个字代码和校验是发送方将所发数据块求和或各字节异或，产生一个字节的校验字符校验和附加到数据块末尾。接纳方接纳数据同时对数节的校验字符校验和附加到数据块末尾。接纳方接纳数据同时对数据块除校验字节外求和或各字节异或，将所得结果与发送方的据块除校验字节外求和或各字节异或，将所得结果与发送方的“校验和进展比较，相符那么无过失，否那么即以为传送过程中出现了校验和进展比较，相符那么无过失，否那么即以为传送过程中出现了过失。过失。3、循环冗余校验、循环冗余校验这种校验是经过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校

4、验，这种校验是经过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区完好性校验等。这种校验方法纠错才常用于对磁盘信息的传输、存储区完好性校验等。这种校验方法纠错才干强，广泛运用于同步通讯中。干强，广泛运用于同步通讯中。异步通讯与同步通讯异步通讯与同步通讯同步：双方有一个共同的时钟，当发送时，接纳方同时预备接纳。异步：双方不需求共同的时钟，也就是接纳方不知道发送方什么时候发送，所以在发送的信息中就要有提示接纳方开场接纳的信息，如开场位，终了时有停顿位。 异步通讯异步通讯：异步通讯异步通讯 ：异步通讯 ：异步通讯 中断的概念异步通讯的特点：不要求收发双方时钟的严厉一致，

5、实现容易，设备开销较小，异步通讯是按字符传输的。每传输一个字符就用起始位来进来收、发双方的同步。不会因收发双方的时钟频率的小的偏导游致错误。这种传输方式利用每一帧的起、止信号来建立发送与接纳之间的同步。特点是：每帧内部各位均采用固定的时间间隔，而帧与帧之间的间隔时随即的。接纳机完全靠每一帧的起始位和停顿位来识别字符时正在进展传输还是传输终了。但每个字符要附加23位用于起止位，各帧之间还有间隔，导致传输效率不高。运用串口UART中的串行异步通讯是一个代表进展数据传输时，发送和接纳双方要坚持完全的同步，因此，要求接纳和发送设备必需运用同一时钟。优点是可以实现高速度、大容量的数据传送；缺陷是要求发生

6、时钟和接纳时钟坚持严厉同步，同时硬件复杂。典型代表SPI、IIC同步通讯同步通讯同步通讯面向位的同步格式同步通讯面向位的同步格式将数据块看作数据流，并用序列01111110作为开场和终了标志。为了防止在数据流中出现序列01111110时引起的混乱，发送方总是在其发送的数据流中每出现5个延续的1就插入一个附加的0；接纳方那么每检测到5个延续的1并且其后有一个0时，就删除该0。 典型的面向位的同步协议如ISO的高级数据链路控制规程HDLC和IBM的同步数据链路控制规程SDLC。 同步通讯的特点是以特定的位组合“01111110作为帧的开场和终了标志，所传输的一帧数据可以是恣意位。所以传输的效率较高

7、，但实现的硬件设备比异步通讯复杂。 Here comes your footer Page 13串口通讯串口通讯 串行外围设备接口SPISerial Peripheral Interface总线技术是MOTOROLA公司推出的一种同步串行接口。 SPI是一个全双工的串行接口。它设计成可以处置在一个给定总线上多个互联的主机和从机。在一定数据传输过程中，接口上只能有一个主机和一个从机可以通讯。在一次数据传输中，主机总是发送一字节数据，而从机也总是向主机发送一字节数据。SPIHere comes your footer Page 141. 接口 SPI接口经常被称为4线串行总线，SPI协议是主从方式

8、：从机不自动发起访问，总是被动执行操作，数据传输过程由主机初始化。如图1所示，其运用的4条信号线分别为：1) SCLK：串行时钟，用来同步数据传输，由主机输出；2) MOSI：主机输出从机输入数据线；3) MISO：主机输入从机输出数据线；4) SS：片选线，低电平有效，由主机输出。串口通讯串口通讯2. 数据传输在一个SPI时钟周期内，会完成如下操作：1) 主机经过MOSI线发送1位数据，从机通过该线读取这1位数据；2) 从机经过MISO线发送1位数据，主机通过该线读取这1位数据。 3. 时钟极性和时钟相位在SPI操作中，最重要的两项设置就是时钟极性Clock polarityCPOL或UCC

9、KPL和时钟相位Clock phaseCPHA或UCCKPH。时钟极性设置时钟空闲时的电平，时钟相位设置读取数据和发送数据的时钟沿。主机和从机的发送数据是同时完成的，两者的接纳数据也是同时完成的。所以为了保证主从机正确通讯，应使得它们的SPI具有一样的时钟极性和时钟相位。串口通讯串口通讯Here comes your footer Page 16 I2CInterIntegrated Circuit总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于衔接微控制器及其外围设备。I2C串行总线有两根信号线：一根双向的数据线SDA；另一根是时钟线SCL。一切接到I2C总线上的设备的串行数据都接到总线

10、的SDA线，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL。 I2C总线按字节传输，即每次传输8bits二进制数据，传输终了后等待接纳端的应对信号ACK，收到应对信号后再传输下一字节。等不到ACK信号后，传输终止。空闲情况下，SCL和SDA都处于高电平形状。 能用于替代规范的并行总线，能衔接的各种集成电路和功能模块。I2C是多主控总线，所以任何一个设备都能像主控器一样任务，并控制总线。总线上每一个设备都有一个独一无二的地址，根据设备它们本人的才干，它们可以作为发射器或接纳器任务。多路微控制器能在同一个I2C总线上共存。I2C串口通讯串口通讯I2C位传输 数据传输：SCL为高电平常，SDA线假设坚持稳定，

11、那么SDA上是在传输数据bit；假设SDA发生跳变，那么用来表示一个会话的开场或终了。数据改动：SCL为低电平常，SDA线才干改动传输的bit。 I2C开场和终了信号 开场信号：SCL为高电平常，SDA由高电平向低电平跳变，开场传送数据。 终了信号：SCL为高电平常，SDA由低电平向高电平跳变，终了传送数据。串口通讯串口通讯 I2C应对信号 Master每发送完8bit数据后等待Slave的ACK。 即在第9个clock，假设从IC发ACK，SDA会被拉低。 假设没有ACK，SDA会被置高，这会引起Master发生RESTART或STOP流程，如下所示：串口通讯串口通讯Here comes y

12、our footer Page 19I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联本钱。总线的长度可高达25英尺，并且可以以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。它支持多主控(multimastering)，其中任何可以进展发送和接纳的设备都可以成为主总线。一个主控可以控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。串口通讯串口通讯RS-232C接口接口用于串行通讯的规范接口用于串行通讯的规范接口规定采用一个规定采用一个25 个脚的个脚的DB-25 衔接器衔接器对衔接器的每个引脚

13、的信号加以规定对衔接器的每个引脚的信号加以规定对各种信号的电平加以规定。对各种信号的电平加以规定。IBM 将将RS232 简化成了简化成了DB-9 衔接器衔接器工业控制的工业控制的RS-232 普通只运用普通只运用 RXD、TXD、GND 三条线。三条线。功能特性功能特性RS-232C接口通讯的两种根本衔接方式接口通讯的两种根本衔接方式 信号电平规定信号电平规定 q EIA电平：双极性信号逻辑电平, 它是一套负逻辑定义 -3V-3V到到-25V-25V之间的电平表示逻辑之间的电平表示逻辑“1“1 +3V+3V到到+25V+25V之间的电平表示逻辑之间的电平表示逻辑“0“0q TTL电平：计算机内部(S3C2410)运用TTL电平q 电平转换电路：常用专门的RS-232接口芯片，如SP3232、SP3220等，在TTL电平和EIA电平之间实现相互转换。RS-232C接口存在的问题接