教学课件 10-串口通信原理

项目四串口通信串口通信工作原理1．串行通信与并行通信串行通信基础在计算机系统中，CPU和外部设备有两种通信方式，即并行通信和串行通信。并行通信是指数据的各位同时传送；串行通信是指数据逐位顺序传送;主机与显示器之间的通信为并行通信，其特点是通信速度快，传输线多，适合于近距离的数据通信，但硬件接线成本高；主机与打印机之间通常为串行通信，其特点是速度慢，但硬件成本低，传输线少，适合于长距离数据传输。知识导航1．串行通信与并行通信串行通信基础知识导航并行通信串行通信知识导航一、串行通信基础在串行通信中数据是在两个站之间进行传送的，按照数据传送方向串行通信可分为单工、半双工和全双工3种。（1）单工：通信线的一端是发送器，一端是接收器，数据只能按照一个固定的方向传送；（2）半双工：系统的每个通信设备都有一个发送器和一个接收器，但同一时刻只能由一个站发送，一个站接收，两个方向上的数据不能同时进行。（3）全双工：全双工通信系统的每端都有发送器和接收器，可同时发送和接收，即数据可以在两个方向上同时传送。2．串行通信的分类知识导航一、串行通信基础2．串行通信的分类

（a）单工

（b）半双工

（c）全双工知识导航2．串行通信的分类一、串行通信基础按照串行数据的时钟控制方式，串行通信可分为异步通信和同步通信两类。（1）异步通信：在异步通信中数据是以字符为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端一帧一帧地发送，每一帧数据是低位在前，高位在后，通过传输线被接收端接收。在异步通信中，接收端是依靠字符帧格式来判断发送端是何时开始、发送何时结束发送的。字符帧也叫数据帧，由空闲位、起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等五部分组成。知识导航2．串行通信的分类一、串行通信基础异步通信知识导航2．串行通信的分类一、串行通信基础a．空闲位：数据线上无数据传输时数据线的状态，高电平，其长度无限制。b．起始位：指示一个字符帧的开始，低电平，占1位，用于接收端/发送端开始发送一帧字符信息。c．数据位：紧跟在起始位之后的数据信息，低位在前，高位在后，用户可以自己定义数据位的长度。d．校验位：表示串行通信中的校验信息，位于数据位之后，占1位，可以是奇偶校验，也可无校验位。e．停止位：表征字符帧结束，高电平，通常为1位或2位。知识导航2．串行通信的分类一、串行通信基础异步通信的另一个重要指标为波特率，波特率为每秒钟传送二进制数码的位数，也叫比特数，单位为bps（位/秒）。波特率用于表征数据传输的速度，波特率越高，数据传输速度越快。通常，异步通信的波特率为115200bps。如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位（1个起始位、1个停止位、8个数据位），这时的波特率为：10位×240个/秒=2400bps知识导航2．串行通信的分类一、串行通信基础（2）同步通信

同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传输一帧信息。这里的信息帧和异步通信的字符帧不同，通常有若干个数据字符，但均由同步字符、数据字符和校验字符CRC三部分组成。在同步通信中，同步字符可以采用统一的标准格式，也可以由用户约定。知识导航串行通信的通信方式同步通信：带时钟同步信号传输。--SPI，IIC通信接口异步通信：不带时钟同步信号。--UART(通用异步收发器),单总线2．串行通信的分类一、串行通信基础知识导航3．常见的串行通信接口一、串行通信基础通信标准引脚说明通信方式通信方向UART(通用异步收发器)TXD:发送端RXD:接受端GND:公共地异步通信全双工单总线（1-wire)DQ:发送/接受端异步通信半双工SPISCK:同步时钟MISO:主机输入，从机输出MOSI:主机输出，从机输入同步通信全双工I2CSCL:同步时钟SDA:数据输入/输出端同步通信半双工知识导航二、STM32的串口通信接口STM32的串口通信接口UART:通用异步收发器USART:通用同步/异步收发器大容量STM32F10x系列芯片，包含3个USART和2个UART。知识导航二、STM32的串口通信接口UART异步通信方式引脚连接方法RXD:数据输入引脚（数据接受）TXD:数据发送引脚（数据发送）知识导航二、STM32的串口通信接口串口号RXDTXD1PA10PA92PA3PA23PB11PB104PC11PC105PD2PC12串口对应的引脚知识导航

串口通信过程数据接收过程：MCU内核输入数据缓冲器串行输入移位寄存器MCU内核输出数据缓冲器串行输出移位寄存器数据发送过程：