串口通信基本概念

1、串口通信基本概念第1頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日能夠完成上述“串并”轉(zhuǎn)換功能的電路，通常稱為“通用異步收發(fā)器”（UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）,典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550。 串口通訊-接口電路第2頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日第3頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日波特率波特率(bps)1 號(hào)電纜傳輸距離（英尺）2 號(hào)電纜傳輸距離（英尺）1105000300030050003000120030003000240010

2、00500480010002509600250250第4頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日數(shù)據(jù)位與停止位數(shù)據(jù)位：1位、2位停止位：1位、1.5位、2位第5頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日流控制.流控制在串行通訊中的作用 解決丟失數(shù)據(jù)的問(wèn)題 .硬件流控制 硬件流控制常用的有RTS/CTS（請(qǐng)求發(fā)送/清除發(fā)送）流控制和DTR/DSR（數(shù)據(jù)終端就緒/數(shù)據(jù)設(shè)置就緒）流控制 .軟件流控制 一般通過(guò)XON/XOFF來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件流控制。 第6頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日奇偶校驗(yàn)奇校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位（含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位）中，“1”的

3、個(gè)數(shù)為奇數(shù)，如：1 0110，01010 0110，0001偶校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位（含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位）中，“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，如：1 0100，01010 0100，0001第7頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日第8頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日1.電氣特性EIA-RS-232C對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。在TxD和RxD上：邏輯1(MARK) =-3V-15V 邏輯0(SPACE)=+315V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）+3V+15V信號(hào)無(wú)效（斷開(kāi)，OFF狀態(tài)，

4、負(fù)電壓) = -3V-15V第9頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日TTLRS232轉(zhuǎn)換芯片第10頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日連接器的機(jī)械特性 第11頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日串口通信基本接線方法 9針串口（DB9）25針串口（DB25）針號(hào)功能說(shuō)明縮寫(xiě)針號(hào)功能說(shuō)明縮寫(xiě)1數(shù)據(jù)載波檢測(cè)DCD8數(shù)據(jù)載波檢測(cè)DCD2接收數(shù)據(jù)RXD3接收數(shù)據(jù)RXD3發(fā)送數(shù)據(jù)TXD2發(fā)送數(shù)據(jù)TXD4數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備DTR20數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備DTR5信號(hào)地GND7信號(hào)地GND6數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好DSR6數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好DSR7請(qǐng)求發(fā)送RTS4請(qǐng)求發(fā)送RTS8清除

5、發(fā)送CTS5清除發(fā)送CTS9振鈴指示DELL22振鈴指示DELL第12頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日2、RS-232C的接口信號(hào)DSR DTRRS-232C規(guī)標(biāo)準(zhǔn)接口有25條線，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時(shí)線、7條備用和未定義線，常用的只有9根，它們是：（1）聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)線：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好（Data set ready-DSR)有效時(shí)（ON）狀態(tài)，表明通信裝置處于可以使用的狀態(tài)。數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好(Data set ready-DTR)有效時(shí)（ON）狀態(tài)，表明數(shù)據(jù)終端可以使用。這兩個(gè)信號(hào)有時(shí)連到電源上，一上電就立即有效。這兩個(gè)設(shè)備狀態(tài)信號(hào)有效，只表示設(shè)備本身可用，并

6、不說(shuō)明通信鏈路可以開(kāi)始進(jìn)行通信了，能否開(kāi)始進(jìn)行通信要由下面的控制信號(hào)決定。第13頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日RS-232C的接口信號(hào)RTS CTS請(qǐng)求發(fā)送(Request to send-RTS)用來(lái)表示DTE請(qǐng)求DCE發(fā)送數(shù)據(jù)，即當(dāng)終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使該信號(hào)有效（ON狀態(tài)），向MODEM請(qǐng)求發(fā)送。它用來(lái)控制MODEM是否要進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。允許發(fā)送（Clear to send-CTS）用來(lái)表示DCE準(zhǔn)備好接收DTE發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，是對(duì)請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)RTS的響應(yīng)信號(hào)。當(dāng)MODEM已準(zhǔn)備好接收終端傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并向前發(fā)送時(shí)，使該信號(hào)有效，通知終端開(kāi)始沿發(fā)送數(shù)據(jù)線TxD發(fā)送數(shù)據(jù)。這

7、對(duì)RTS/CTS請(qǐng)求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)是用于半雙工MODEM系統(tǒng)中發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中作發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中，因配置雙向通道，故不需要RTS/CTS聯(lián)絡(luò)信號(hào)，使其變高。第14頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日RS-232C的接口信號(hào)DCD RI接收線信號(hào)檢出(Received Line detection-RLSD)用來(lái)表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。當(dāng)本地的MODEM收到由通信鏈路另一端（遠(yuǎn)地）的MODEM送來(lái)的載波信號(hào)時(shí)，使RLSD信號(hào)有效，通知終端準(zhǔn)備接收，并且由MODEM將接收下來(lái)的載波信號(hào)解調(diào)成數(shù)字兩數(shù)

8、據(jù)后，沿接收數(shù)據(jù)線RxD送到終端。此線也叫做數(shù)據(jù)載波檢出(Data Carrier dectection-DCD）線。振鈴指示(Ringing-RI)當(dāng)MODEM收到交換臺(tái)送來(lái)的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效（ON狀態(tài)），通知終端，已被呼叫。第15頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日RS-232C的接口信號(hào) -TxD RxD（2）數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線：發(fā)送數(shù)據(jù)(Transmitted data-TxD)通過(guò)TxD終端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到MODEM，(DTEDCE)。接收數(shù)據(jù)(Received data-RxD)通過(guò)RxD線終端接收從MODEM發(fā)來(lái)的串行數(shù)據(jù)，(DCEDTE)。（3）地

9、線有兩根線SG、PG信號(hào)地和保護(hù)地信號(hào)線，無(wú)方向。第16頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日實(shí)際應(yīng)用AB第17頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日5NULL MORDEM 的標(biāo)準(zhǔn)接法第18頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日計(jì)算機(jī)串口通信常用連接最簡(jiǎn)連接簡(jiǎn)單連接錯(cuò)誤連接！第19頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日RS-422通信RS-422由RS-232發(fā)展而來(lái)，它是為彌補(bǔ)RS-232之不足而提出的。為改進(jìn)RS-232通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距

10、離延長(zhǎng)到4000英尺（速率低于100kb/s時(shí)），并允許在一條平衡總線上連接最多10個(gè)接收器。RS-422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為T(mén)IA/EIA-422-A標(biāo)準(zhǔn)。 第20頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日RS-485通信為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA又于1983年在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為T(mén)IA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。 第21頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日RS-232/422

11、/485特性對(duì)比（1）第22頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日RS-232/422/485特性對(duì)比（2）第23頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日平衡傳輸原理RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B，如圖 ：第24頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日RS-422/485發(fā)送器通常情況下，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器A、B之間的正電平在+2+6V，是一個(gè)邏輯狀態(tài)，負(fù)電平在-26V，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)。另有一個(gè)信號(hào)地C，在RS-485中還有一“使能”端，而

12、在RS-422中這是可用可不用的?！笆鼓堋倍耸怯糜诳刂瓢l(fā)送驅(qū)動(dòng)器與傳輸線的切斷與連接。當(dāng)“使能”端起作用時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器處于高阻狀態(tài)，稱作“第三態(tài)”，即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態(tài)。第25頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日RS-422/485接收器接收器也作與發(fā)送端相對(duì)的規(guī)定，收、發(fā)端通過(guò)平衡雙絞線將AA與BB對(duì)應(yīng)相連，當(dāng)在收端AB之間有大于+200mV的電平時(shí)，輸出正邏輯電平，小于-200mV時(shí)，輸出負(fù)邏輯電平。接收器接收平衡線上的電平范圍通常在200mV至6V之間。參見(jiàn)右圖。第26頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日RS-422/485端接電

13、阻RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端。 RS-485需要2個(gè)終接電阻，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸總線的兩端。 第27頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日RS-422/485傳輸距離RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長(zhǎng)的電纜長(zhǎng)度。只有在很短

14、的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長(zhǎng)雙絞線最大傳輸速率僅為1Mb/s。 第28頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日RS-422/485常見(jiàn)問(wèn)題信號(hào)地標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的共模電壓范圍有限，在非光電隔離浮地的系統(tǒng)中應(yīng)考慮參考地回路。收發(fā)轉(zhuǎn)換規(guī)約需規(guī)定轉(zhuǎn)換時(shí)間；主機(jī)盡可能快而準(zhǔn)；從機(jī)不要太著急。ESD保護(hù)及防雷 第29頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日其它通信方式與外界的信息交換稱為通訊。基本的通訊方式有并行通訊和串行通訊兩種。 一條信息的各位數(shù)據(jù)被同時(shí)傳送的通訊方式稱為并行通訊。并行通訊的特點(diǎn)是：各數(shù)據(jù)位同時(shí)傳送，傳送速度快、效率高，但有多少數(shù)據(jù)位就需多少根數(shù)據(jù)線，因此傳送成本高，且只適用于近距離（相距數(shù)米）的通訊。第30頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)53分，星期日單工、半雙工和全雙工的定義 如果在通信過(guò)程的任意時(shí)刻，信息只能由一方A傳到另一方B，則稱為單工。如果在任意時(shí)刻，信息既可由A傳到B，又能由B傳A，