基于TPC-USB实验系统的串行通信协议研究
基于USB的串行通信软硬件设计
现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高，在瞬态信号测量、图像处理等一些高速、高精度的测量中，需要进行高速数据采集，而USB 总线具有高速传输、热拔插、即插即用等特点，已经在高速数据采集系统之中得到了越来越广泛的应用。
文中以PIC单片机为核心，采用PIC单片机内部的A/D 转换器，设计了基于USB100 模块设计了一个数据采集系统。
文中详细阐述了基于USB100 模块设计了一个数据采集系统的方案选择和总体设计、硬件电路以及系统软件编程等。
介绍了设计的具体的电路实现以及相应的实验结果，并在文中给出了系统的硬件原理图及软件程序流程图。
关键词：通用串行总线数据采集单片机AbstractModern industrial production data collection and scientific research on the require- ments of increasing the transient signal measurement, image processing and other high -speed, high-precision measurement, the need for high-speed data acquisition, and the USB bus with high-speed transmission, hot plug, Plug-and-play features, has been in high-speed data acquisition systems have been more widely used.In a PIC microcontroller as the core, a PIC microcontroller internal A / D convert- r, designed USB100 modular design based on a data collection system.Described in detail based on the USB100 module designed a data collection syste- m and the overall design of the options, hardware and system software programming, and so on. On the specific design of the circuit and the corresponding results, and are given in the text of the principle of the hardware and software flow chart.KeyWords：Universal Serial Bus Data Acquisition Signal Chip第一章绪论 (1)第二章方案选择和总体设计 (3)2.1方案选择 (3)2.2总体设计 (5)第三章系统硬件电路设计 (7)3.1单片机最小系统 (7)3.1.1 PIC单片机的特点 (7)3.1.2 PIC16F73单片机的引脚功能 (8)3.1.3 PIC16F73单片机最小系统 (9)3.2显示器接口电路设计 (10)3.3USB接口电路设计 (12)3.3.1 USB100模块的特点 (12)3.3.2 USB100的引脚图及功能 (13)3.3.3 USB100控制时序 (13)3.3.4 USB100与单片机接口 (14)3.4数据采集电路 (15)第四章系统软件设计 (17)4.1下位机软件设计 (17)4.1.1 LED显示程序模块 (17)4.1.2 数据发送模块 (17)4.1.3 数据接收模块 (18)4.1.4 压力数据采集模块 (19)4.1.5 数据处理模块 (20)4.2上位机软件设计 (21)4.2.1 串行通信控件的应用 (21)4.2.2 数据处理 (23)4.2.3 数据库 (24)结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)第一章绪论在工业控制和数据采集系统中，单片机以其低成本，编程灵活、方便，实时性强和具有一定的智能而得到了广泛的应用。
USB通信协议深入理解
USB通信协议深入理解USB（Universal Serial Bus），即通用串行总线，是一种广泛应用于计算机和其他电子设备的通信协议。
USB协议提供了一种方便、快捷的通信方式，使得各种外设设备能够与计算机之间进行数据传输和通信。
本文将深入理解USB通信协议，包括其基本原理、架构和常见的传输方式等。
一、USB通信协议的基本原理USB通信协议是一种基于主从结构的传输协议。
在USB系统中，主要包括USB主机（Host）和USB外设（Device）两个角色。
USB主机控制着通信的发起和结束，而USB外设则负责接收和处理数据。
USB通信协议采用了数据包传输的方式。
数据在USB系统中以数据包（Packet）的形式进行传输。
每个数据包包含了特定的控制信息和数据内容，以确保数据的有效传输和正确解析。
在USB通信中，数据被分为控制传输、中断传输、批量传输和等时传输四种类型。
控制传输主要用于配置和管理USB系统，中断传输用于低延迟的数据交互，批量传输用于大数据流的传输，等时传输用于实时数据的传输。
二、USB通信协议的架构USB通信协议的架构主要由四个组件组成，分别是主机控制器（Host Controller）、总线（Bus）、外设和驱动程序。
1. 主机控制器：主机控制器是USB通信协议的核心组件，负责控制整个通信过程。
主机控制器通过总线将主机和外设连接起来，并发送控制命令和数据包给外设。
2. 总线：总线是主机和外设之间的物理连接介质。
USB通信协议使用了一对差分信号线来进行数据的传输，其中D+和D-线用于传输数据，VCC线提供电源，GND线用于地线连接。
3. 外设：外设是连接在USB总线上的各种设备，如打印机、键盘、鼠标等。
外设接收主机控制器发送的命令和数据包，并执行相应的操作。
4. 驱动程序：驱动程序是运行在主机控制器上的软件，用于控制和管理外设。
驱动程序通常由设备制造商提供，并通过操作系统进行加载和运行。
三、USB通信协议的传输方式1. 控制传输：控制传输是USB通信协议中最基本的传输方式，用于配置和管理USB系统。
usb通信协议
usb通信协议USB通信协议。
USB（Universal Serial Bus）是一种用于连接计算机和外部设备的通用接口标准。
USB通信协议是指在USB接口上进行数据传输时所遵循的规范和约定。
USB通信协议的设计旨在实现设备间的高速、可靠的数据传输，同时保持简单易用的特点。
本文将介绍USB通信协议的基本原理、数据传输方式以及常见的应用场景。
首先，USB通信协议的基本原理是通过主机-设备的架构进行数据传输。
在USB接口上，主机负责发起数据传输请求和管理总线上的设备，而设备则负责响应主机的请求并进行数据传输。
USB通信协议通过定义不同的传输类型（如控制传输、批量传输、中断传输和等时传输）来满足不同设备的数据传输需求。
控制传输用于配置设备和发送命令，批量传输适用于大容量数据的传输，中断传输用于周期性的小数据传输，而等时传输则用于实时数据传输。
其次，USB通信协议的数据传输方式包括同步传输和异步传输。
在同步传输中，数据的传输速度是由主机控制的，主机会周期性地向设备发送数据请求并接收数据响应。
而在异步传输中，设备可以主动向主机发送数据，主机则负责接收和处理数据。
USB通信协议通过这种灵活的数据传输方式，可以满足各种不同设备的数据传输需求，包括打印机、键盘、鼠标、存储设备等。
最后，USB通信协议在各种应用场景中都得到了广泛的应用。
在个人电脑上，USB通信协议被用于连接鼠标、键盘、打印机、摄像头、存储设备等外部设备。
在嵌入式系统中，USB通信协议也被广泛应用于连接各种传感器、执行器和控制器。
此外，USB通信协议还被用于连接智能手机、平板电脑、电视机、音响等消费类电子产品，实现数据传输和充电功能。
综上所述，USB通信协议作为一种通用的数据传输标准，已经成为了现代计算机和外部设备之间数据传输的重要桥梁。
通过遵循USB通信协议的规范和约定，不同厂商生产的设备可以实现互连互通，为用户提供了更加便利和丰富的外部设备选择。
USB协议分析
USB协议分析协议名称：USB协议分析一、背景介绍USB（Universal Serial Bus）是一种用于连接计算机和外部设备的通用串行总线接口。
USB协议是为了提供一个标准的物理连接和通信方式，以实现不同设备之间的数据传输和通信。
本协议旨在对USB协议进行详细分析，包括协议的基本原理、通信流程、数据传输方式等内容。
二、协议分析1. USB协议基本原理USB协议采用主从结构，主要包括主机（Host）、设备（Device）和USB集线器（Hub）。
主机负责控制和管理整个USB系统，设备是连接到USB总线上的外部设备，而USB集线器则用于扩展USB接口数量。
2. USB协议通信流程a. 握手阶段：主机和设备之间进行握手，确定通信速率和协议版本。
b. 枚举阶段：主机对设备进行枚举，识别设备的类型和功能。
c. 配置阶段：主机与设备进行配置，包括分配地址和分配端点等。
d. 控制阶段：主机与设备之间进行控制命令的传输，包括读取设备描述符、发送控制命令等。
e. 数据传输阶段：主机与设备之间进行数据的读写操作，包括批量传输、中断传输和等时传输等。
3. USB协议数据传输方式a. 批量传输：用于大容量数据的传输，具有可靠性较高的特点。
b. 中断传输：用于周期性传输小量数据，具有低延迟的特点。
c. 等时传输：用于实时传输，对延迟要求非常高。
4. USB协议层次结构USB协议分为物理层、数据链路层、传输层和应用层。
a. 物理层：负责传输电气信号和电力供应。
b. 数据链路层：负责数据的可靠传输和错误检测。
c. 传输层：负责数据的分段和重组。
d. 应用层：负责数据的处理和应用。
5. USB协议相关标准a. USB 1.0：最初的USB标准，支持低速（1.5 Mbps）和全速（12 Mbps）传输。
b. USB 2.0：提升了传输速率，支持高速（480 Mbps）传输。
c. USB 3.0：引入了超速（5 Gbps）传输，提高了数据传输速率。
基于usb总线的数据通信系统本科毕设论文
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
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USB协议通用串行总线的工作原理与规范
USB协议通用串行总线的工作原理与规范USB（Universal Serial Bus）即通用串行总线，是一种用于连接计算机和外部设备的通信接口标准。
USB协议定义了数据传输的规范和传输方式，使得各种设备可以通过USB接口进行连接和交互。
本文将介绍USB协议的工作原理与规范。
一、USB的工作原理USB协议采用串行传输方式，可以同时传输数据和供电，因此广泛应用于各种外部设备，如鼠标、键盘、打印机等。
USB的工作原理可以简单归纳为以下几个方面：1. 物理传输层：USB接口通常包含四根线缆，分别是VCC（电源线）、D+（数据线正向信号）、D-（数据线反向信号）和GND（地线）。
通过这些线缆，USB可以提供设备间的电源供应和数据传输功能。
2. 握手协议：当设备插入到USB接口时，计算机会向设备发送握手信号。
设备收到握手信号后，会返回一个设备描述符，用于识别设备类型和功能。
3. 设备通信：设备与计算机之间的通信是通过数据传输的方式进行的。
USB协议使用分组的方式传输数据，每个分组包含一个起始标记、数据内容和一个终止标记。
通过这种方式，USB可以高效地实现数据的传输和交换。
4. 端点和管道：USB通信中的端点是指设备上的数据缓冲区，而管道是指连接计算机和设备的逻辑通道。
USB协议将端点分为输入端点和输出端点，以实现数据的双向传输。
5. 帧结构：USB通信的最小单位是帧，每个帧由若干个数据包组成。
USB协议规定了帧的长度和组成结构，使得数据可以按照一定的规则进行传输和解析。
6. USB总线功率管理：USB协议支持对外部设备进行功率管理，通过对设备的供电进行控制，可以有效管理系统的功耗和电源消耗，延长设备的使用寿命。
二、USB的规范USB协议的规范包括了以下几个方面：1. USB设备接口规范：USB设备接口规范定义了设备与计算机之间的物理连接方式和通信协议。
该规范规定了USB接口的电气特性，如电压、速度等，以及数据传输和供电方式。
TPC-USB硬件实验指导
TPC-USB通用微机接口实验系统硬件实验指导（汇编程序）(2005/09)汇编语言支持winnt/2000/xp。
参照实验指导书安装TPC-USB模块及其驱动程序后才能正常运行程序。
说明：开关K向上为“1”，向下为“0”。
一、I/O地址译码连线：CD---2A8H-2AFH SD-- +5V D-- +5V Q---L7 CLK---2A0H-2A7H运行程序：YMQ地址译码运行结果：发光二极管L7有规律的进行连续闪烁。
二、简单并行接口（1）将74LS273插在相关插座上连线：D0-D7---74LS273的（3、4、7、8、13、14、17、18）脚或门输入A---2A8H-2AFH 或门输入B---/IOW 或门输出Y---11脚 10脚---GND 1、20脚-- +5VL0-L7---74LS273的（2、5、6、9、12、15、16、19）脚运行程序：E273简单并行口程序运行结果：拨动开关K，相应置“1”的开关所对应的灯L亮，否则灭。
（2）将74LS244插在相关插座上连线：K0-K7---74LS244（2、4、6、8、11、13、15、17）脚或门输入A---/IOR 或门输入B---2A0H-2A7H 或门输出Y---1、19脚 10脚---GND 20脚-- +5VD0-D7---74LS244（18、16、14、12、9、7、5、3）脚运行程序：E244简单并行口程序运行结果：用开关输入字母的ASCII码值，在屏幕上显示对应的字母。
三、可编程定时器/计数器（1）连线：CLK0---正脉冲 CS---280H-287H GATE0-- +5V运行程序：E8253_1可编程定时器/计数器程序运行结果：压单脉冲键，每压一次在屏幕上循环显示“1-9”、“A-F”，把逻辑笔插入逻辑孔，用控测端测试OUT0，压15次单脉冲键后，可以看到OUT0的电平变化一次。
（2）连线：CS---280H-287H GATE1-- +5V GATE0-- +5V CLK1---OUT0CLK0---1MHZ运行程序：E8253_2可编程定时器/计数器程序运行结果：把逻辑笔插入逻辑孔，用探测端测试OUT1，可以看到OUT1的电平有规律的进行高低交替变化。
TPC-USB实验
3.1编程提示1、8253控制寄存器地址283H计数器0地址280H计数器1地址281HCLK0连接时钟1MHZ;*************************;;* 8253方式0计数器实验 *;;*************************;io8253a equ283hio8253b equ280hcode segmentassume cs:codestart: mov al,14h;设置8253通道0为工作方式2,二进制计数mov dx,io8253aout dx,almov dx,io8253b ;送计数初值为0FHmov al,0fhout dx,allll: in al,dx;读计数初值call disp ;调显示子程序push dxmov ah,06hmov dl,0ffhint21hpop dxjz lllmov ah,4ch;退出int21hdisp proc near;显示子程序push dxand al,0fh;首先取低四位mov dl,alcmp dl,9;判断是否<=9jle num ;若是则为'0'-'9',ASCII码加30Hadd dl,7;否则为'A'-'F',ASCII码加37Hnum: add dl,30hmov ah,02h;显示int21hmov dl,0dh;加回车符int21hmov dl,0ah;加换行符pop dxret;子程序返回disp endpcode endsend start3.2编程提示1、8253控制寄存器地址283H计数器0地址280H计数器1地址281HCLK0连接时钟1MHZ;*******************;* 8253分频 *;*******************io8253a equ280hio8253b equ281hio8253c equ283hcode segmentassume cs:codestart:mov dx,io8253c ;向8253写控制字mov al,36h;使0通道为工作方式3out dx,almov ax,1000;写入循环计数初值1000mov dx,io8253aout dx,al;先写入低字节mov al,ahout dx,al;后写入高字节mov dx,io8253cmov al,76h;设8253通道1工作方式2 out dx,almov ax,1000;写入循环计数初值1000mov dx,io8253bout dx,al;先写低字节mov al,ahout dx,al;后写高字节mov ah,4ch;程序退出int21hend start4.1编程提示1、8255控制寄存器端口地址28BHA口的地址288HC口的地址28AH;*******************************;;* 8255方式0的C口输入,A口输出 *;;*******************************;io8255a equ288hio8255b equ28bhio8255c equ28ahcode segmentassume cs:codestart: mov dx,io8255b ;设8255为C口输入,A口输出mov al,8bhout dx,alinout: mov dx,io8255c ;从C口输入一数据in al,dxmov dx,io8255a ;从A口输出刚才自C口out dx,al;所输入的数据mov dl,0ffh;判断是否有按键mov ah,06hint21hjz inout ;若无,则继续自C口输入,A口输出mov ah,4ch;否则返回int21hcode endsend start5.2编程提示实验台上的七段数码管为共阴型，段码采用同相驱动，输入端加高电平,选中的数码管亮，位码加反相驱动器，位码输入端高电平选中。
USB接口通信的设计与实现毕业设计论文
USB接口通信的设计与实现毕业设计论文摘要：随着现代电子技术的快速发展，USB接口技术成为了现代电子设备中使用最广泛的一种接口类型。
本文主要研究了USB接口通信的设计与实现，包括USB接口的工作原理、通信协议以及通信过程的设计与实现方法。
通过实验验证，本文设计的USB接口通信方案可以稳定地实现数据的传输与交换。
关键词：USB接口通信；设计；实现；通信协议；数据传输一、引言USB（Universal Serial Bus）是一种用于计算机与外部设备之间进行通信和数据传输的通用串行总线标准。
它简单、方便、高效，并且支持热插拔。
USB接口通信已广泛应用于计算机、手机、平板电脑、数码相机等各种设备中。
本论文的目的是研究USB接口通信的设计与实现方法，为实际应用提供参考。
二、USB接口通信的工作原理三、USB接口通信的通信协议1.帧结构：USB通信协议采用异步传输方式，每个帧由同步字段、包含传输信息的数据包和结束标志组成。
2.握手过程：主机与设备之间的通信需要进行握手过程，主机发送特定的信号给设备，设备响应并发送确认信号。
3.数据传输：主机和设备之间的数据传输包括控制传输、批量传输、中断传输和等时传输等几种方式，每种方式对应不同的应用场景。
4.错误处理：USB通信协议还规定了各种错误情况的处理方法，包括数据包错误、CRC校验错误等。
四、USB接口通信的设计与实现1.硬件设计：硬件设计主要包括USB接口的电路设计与布局，包括主机控制器、设备控制器、数据线路以及供电电路等。
2.软件设计：软件设计主要包括USB通信协议的实现和驱动程序的编写。
在实际应用中，一般使用C或者C++语言编写USB驱动程序。
五、实验与结果分析通过实验验证，本文设计的USB接口通信方案可以稳定地实现数据的传输与交换。
实验结果表明，该方案具有高效、稳定、可靠的特点。
六、结论USB接口通信是一种非常重要的通信方式，在现代电子设备中得到了广泛应用。
TPC-USB接口实验箱硬件介绍
TPC-USB接口实验箱硬件介绍一、 USB模块结构USB模块及实验箱器件布置二、 USB模块功能实验箱左上方的USB模块使用了飞利浦公司的ISP1581 USB2.0高速接口芯片，符合USB2.0接口规范，提供了高速USB下的通信能力，通过USB接口，将实验箱信号与微机连接，USB模块产生的仿ISA总线信号直接在实验箱上输出。
三、USB模块的对外接口在该模块的左侧提供USB接口，连接到主机，实验时用于信息和数据的通信。
清零按钮（RESET），用于对USB接口模块内部电路的初始化。
在模块的上下两侧提供三个对外接口：50芯接口，为实验台提供仿ISA总线信号。
信号安排与实验箱上50芯信号插座信号一一对应。
两个20芯接口，连接到实验箱上，提供所需信号与电源。
四、实验箱50芯总线信号插座及总线信号插孔1 +5V 11 E245 21 A7 31 A1 41 ALE2 D7 12 IOR 22 A6 32 GND 42 T/C3 D6 13 IOW 23 A5 33 A0 43 A164 D5 14 AEN 24 +12V 34 GND 44 A175 D4 15 DACK 25 A4 35 MEMW 45 A156 D3 16 DRQ1 26 GND 36 MEMR 46 A147 D2 17 IRQ 27 A3 37 CLK 47 A138 D1 18 +5V 28 -12V 38 RST 48 A129 D0 19 A9 29 A2 39 A19 49 A1010 +5V 20 A8 30 GND 40 A18 50 A1150芯总线信号插孔在实验箱USB接口模块的下方，总线插座信号安排如上表。
各总线信号采用“自锁紧”插孔和8芯针方式在标有“总线”的区域引出，有数据线D0-D7、地址线A19-A0、I/O读写信号IOR IOW、存储器读写信号 MEMR MEMW、中断请求 IRQ、DMA申请DRQ、DMA回答DACK、AEN 等。
高速通信接口设计中的串行通信协议分析
高速通信接口设计中的串行通信协议分析在高速通信接口设计中，串行通信协议扮演着至关重要的角色。
通过对串行通信协议的分析，可以更好地了解数据通信过程中的各种参数和要求，从而设计出更加优秀的高速通信接口。
首先，我们了解一下串行通信协议的基本概念。
串行通信是一种数据传输方式，通过逐位传输数据，将数据以比特流的形式发送出去。
串行通信协议则规定了数据传输的格式、时序、速度等参数，以确保数据能够准确、高效地传输。
在高速通信接口设计中，串行通信协议的选择至关重要。
不同的应用场景和需求会对串行通信协议提出不同的要求。
例如，对于需要高速传输的应用，可能会选择采用更高速的串行通信协议，如PCI Express协议；而对于一些实时性要求比较高的应用，则可能会选择采用更低延迟的协议，如Ethernet协议。
此外，串行通信协议的设计也要考虑到信号完整性和可靠性等因素。
高速通信接口在传输过程中会受到各种干扰和噪声的影响，因此要设计出能够抵抗这些干扰的串行通信协议，确保数据的准确传输。
一般来说，采用差分信号传输可以有效提高信号的抗干扰能力，因此许多高速通信接口都采用差分信号传输技术。
另外，在高速通信接口设计中，还需要考虑到协议的灵活性和可扩展性。
随着技术的不断发展和应用需求的不断变化，可能会需要对通信协议进行升级或扩展。
因此要选择一种具有较好灵活性和可扩展性的串行通信协议，以便在需要时进行相应的改进或升级。
总的来说，在高速通信接口设计中，串行通信协议的选择和设计非常关键。
合理选择适合应用需求的协议，并考虑到信号完整性、干扰抵抗能力、灵活性和可扩展性等因素，可以帮助设计出性能更佳的高速通信接口。
通过对串行通信协议进行深入的分析和研究，可以更好地指导高速通信接口的设计和优化。
USB协议分析
USB协议分析协议名称：USB协议分析一、引言USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种用于连接计算机与外部设备的标准接口协议。
本协议旨在对USB协议进行详细分析，包括其架构、通信流程、数据传输方式等内容。
二、背景随着计算机技术的发展，USB接口已成为连接外部设备的主要方式之一。
了解USB协议的工作原理和通信机制对于开发USB设备、驱动程序以及解决相关问题具有重要意义。
三、USB协议架构1. 物理层：定义USB接口的电气特性、信号传输和连接方式。
2. 数据链路层：负责数据的传输和错误检测。
3. 传输层：提供端点（Endpoint）之间的通信机制，包括控制传输、中断传输、批量传输和等时传输。
4. 会话层：管理设备的连接和断开，包括设备的寻址和配置。
5. 应用层：定义设备的功能和通信协议。
四、USB通信流程1. 设备连接：当USB设备插入计算机的USB接口时，计算机会检测到设备的连接。
2. 设备寻址：计算机通过发送设备寻址命令来为新连接的设备分配唯一的地址。
3. 设备配置：计算机通过发送配置命令来配置设备的功能和通信参数。
4. 数据传输：设备和计算机之间进行数据的传输，可以是控制传输、中断传输、批量传输或等时传输。
5. 设备断开：当设备被拔出或计算机主动断开连接时，会触发设备断开的流程。
五、USB数据传输方式1. 控制传输：用于设备和主机之间的命令和控制信息的传输，具有较低的带宽要求和较高的可靠性。
2. 中断传输：用于设备向主机发送周期性的小数据包，适用于实时性要求较高的应用。
3. 批量传输：用于大量数据的传输，带宽要求较低，但可靠性要求较高。
4. 等时传输：用于实时数据传输，带宽要求较高，对延迟要求较高。
六、USB协议分析工具1. USB协议分析仪：用于捕获和分析USB数据包，帮助开发人员进行协议分析和故障排除。
2. USB协议分析软件：用于对捕获的USB数据包进行解码和分析，提供可视化的界面和详细的协议信息。
串行总线通信协议的分析和usb应用
五、端点缓冲器ＲＡＭ的接口端点缓冲器ＲＡＭ由ＵＳＢ２５６Ｒ核访问，包括两种情况：１．数据包通过ＵＳＢ传输；２．微控制器读写端点缓冲器。
３．２ＵＳＢ协议层的设计和实现３．２．１字段和包一、同步字段（ＳＹＮＣ）和包结束分隔符ＥＯＰ完整的ＳＹＮＣ是０ｘＳ０，由ＫＪＫＪＫＪＫＫ八个比特组成，第一个比特由于集线器重放等原因可能产生畸变，因此检钡９ＳＹＮＣ时可以只检测最后几个比特。
从ＤＰＬＬ状态机的讨论中我们知道在第一个ＳＹＮＣ时ＤＰＬＬ从第二个状态Ｊ开始才能有时钟输出，而以后的ＳＹＮＣ则从第一个状态Ｋ就有时钟输出，观察一下ＳＹＮｃ的组成，不难看出只要最后四个比特ＫＪＫＫ就可以完全检测到ＳＹＮＣ了。
由此，给出图３．３所示的ＳＹＮＣ检测状态机以及它的仿真波形。
图３－３ＳＹＮＣ检测状态机图３－４中，ｅｌｋ为４８ＭＨＺ的时钟，ｅｌｋｕｓｂ是由ＤＰＬＬ检出的１２ＭＨＺ时钟，ｄｉ是输入的差分数据，ｓｙｎｃ＿＿ｓｔ是ＳＹＮＣ检测状态机所处的状态。
当ｄｉ连续出现ＫＪＫＪＫＪＫＫ的变化，这时ｓｙｎｅ＿ｓｔ为１００状态，表明状态机检测到ＳＹＮＣ同步码。
图３－４ＳＹＮＣ检测状态机的仿真波形ＥＯＰ的检测也存在同样的问题，ＵＳＢ规定全速率接收器必须将后跟的一个变化大于等于８２ｕｓ宽的ＳＥ０（即仿真图中的ｄｉ信号）作为一个有效的ＥＯＰ来予以接收。
对于低速收发器来说，这个宽度是６７０ｕｓ。
图３．５给出了ＥＯＰ检测状态机以及相应的仿真波形。
从仿真波形中可以看出，当ＳＥ０持续４个１２ＭＨＺ的时钟（ｃｌｋｕｓｂ）并且后面紧跟一个Ｊ变化。
ｃｏｐ被拉高，表明检测到ＥＯＰ。
图３－６中ｅｏｐ＿ｓ“ｅｏｐ＿ｎｘｔ是ｅｏｐ状态机的状态。
图３－５ＥＯＰ状态机图图３－６ＥＯＰ仿真波形图二、ＮＲＺＩ编解码因为ＮＲＺＩ编码中电平的跳变代表“０”，而没有跳变则代表“ｌ”，所以对编码后的信号延时一个比特周期后再和原来的信号异或，就可以得到解码后的数据了。
图３．７给出了利用这一规则进行ＮＲＺＩ解码的仿真波形。
毕业设计(论文)PC与单片机通过USB接口实现串行通信剖析
PC与单片机通过USB接口实现串行通信摘要基于串口通讯的原理，分析和讨论了计算机与单片机如何通过USB接口使用相关的通讯协议实现串行通信的。
本设计主要介绍如何使用一台计算机与一台单片机通过USB接口实现串行通信。
在本设计中单片机采用AT89C51，USB模块CH375，软件设计方面，PC机采用C语言编程，单片机方面用中断方式完成数据的接收和发送，程序采用也采用C语言。
关键字：计算机，单片机，USB，串行通信PC and SCM realizing serial communication via a USB Abstract: Based on the principle of serial communication, this paper analyzes and discusses how computer and SCM via a USB communication protocol realized with related serial communication. This design mainly introduces how to use a computer and a single-chip microcomputer via the USB interface implementation serial communication. In this design single-chip microcomputer AT89C51, USB module CH375, software design, PC machine adopts the C programming language used interrupt mode, microcontroller finish data by sending and receiving, the program also use C language.Key words: Computer, MCU, USB, Serial communication目录第1章前言 (1)1.1本课题研究的目的和背景 (1)1.2 本课题研究的主要内容 (2)第2章串行通信基础 (3)2.1 串口通信的基本知识 (3)2.1.1 并行通信与串行通信 (3)2.1.2串行通信工作模式 (6)2.1.3异步传输和同步传输 (7)第3章USB (9)3.1 USB简介 (9)3.1.1 USB设备 (9)3.1.2 USB的优点 (10)3.1.3传输方式 (11)3.2 USB的总线协议 (12)3.2.1 总线拓扑结构 (12)3.2.2USB的物理层 (13)3.2.3USB总线协议 (14)第四章串口通信接口设计 (23)4.1 设计选择 (23)4.2 接口电路设计 (23)4.2.1 PC机串行通信接口标准RS-232C (23)4.2.2 串口通信的接收过程 (25)4.2.3 USB模块CH375 (26)4.2.4 USB接口的软件设计 (27)4.3 通信程序设计 (28)4.3.1 PC机通信程序 (28)4.3.2 AT8C951单片机端的通信程序 (29)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)第1章前言1.1本课题研究的目的和背景通信是指不同的独立系统利用线路互相交换数据，它的主要目的是将数据从一端传送到另一端，实现数据的交换。
TPC-USB 接口技术实验-验证实验例子(汇总)
TPC-USB接口技术实验-验证实验例子（依据TPC-USB实验箱）提供相应汇编程序，并做了详细注释，供练习用。
2015年3月12日验证实验一:I/O地址译码 (1)验证实验二:简单并行接口 (3)验证实验三(1):可编程定时器/计数器(8253) (6)验证实验三(2):可编程定时器/计数器(8253) (8)验证实验四(1):可编并行接口(8255方式0) (10)验证实验四(2):可编并行接口(8255方式0) (12)验证实验五(1):七段数码管 (17)验证实验五(2):七段数码管 (19)验证实验五(3)：七段数码管 (22)验证实验六：竞赛抢答器 (25)验证实验七：交通灯控制 (27)验证实验八：中断 (29)验证实验九：模/数转换器 (32)验证实验十：双色点阵发光二极管显示‘年’字 (34)验证实验一：I/O地址译码一、实验目的掌握I/O地址译码电路的工作原理。
二、实验原理和内容实验电路如图1所示，其中74LS74为D触发器，可直接使用实验台上数字电路实验区的D触发器,74LS138为地址译码器。
译码输出端Y0～Y7在实验台上“I/O地址“输出端引出，每个输出端包含8个地址，Y0：280H～287H，Y1：288H～28FH，……当CPU执行I/O 指令且地址在280H～2BFH范围内，译码器选中，必有一根译码线输出负脉冲。
例如：执行下面两条指令MOV DX，2A0HOUT DX，AL（或IN AL，DX）Y4输出一个负脉冲，执行下面两条指令MOV DX，2A8HOUT DX，AL（或IN AL，DX）Y5输出一个负脉冲。
利用这个负脉冲控制L7闪烁发光（亮、灭、亮、灭、……），时间间隔通过软件延时实现。
三、编程提示1、实验电路中D触发器CLK端输入脉冲时，上升沿使Q端输出高电平L7（发光二极管）发光，CD端加低电平L7灭。
2、参考程序：(或请看TPC-USB微机实验系统集成开发环境）outport1equ2A0H;outport2equ2A8H;code segmentassume cs:codestart:mov dx,outport1;将端口地址2A0H→DX寄存器out dx,al;DX中存放的地址2A0H→AR地址寄存器→地址总线,;地址信号通过USB接口线经USB模块分解出地址信号;送到TPC-USB实验箱，这样A5、A4、A3三根地址线经;三八译码器进行译码输出Y4一个负脉冲信号(接;时钟信号CLK)，没选中的输出全为高。
基于TPC-USB实验系统的串行通信协议研究
基于TPC-USB实验系统的串行通信协议研究第一部分概论随着计算机网络化和微机分级分布式应用系统的发展，通信的功能越来越重要。
通信是指计算机与外界的信息传输，既包括计算机与计算机之间的传输，也包括计算机与外部设备，如终端、打印机和磁盘等设备之间的传输。
在计算机领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串行通信。
并行通信是把一个字符的各数位用几条线同时进行传输，传输速度快，信息率高。
但它比串行通信所用的电缆多，故常用在传输距离较短、数据传输率较高的场合。
串行通信是指数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。
随着通信技术和计算机网络技术的发展、Internet网的普及，计算机远程通信已渗透到国民经济的各个领域，而远程通信绝大多数采用串行通信的方式。
其只要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信，但串行通信的速度比较慢。
串行通信逐位依次顺序传送，通信双方需严格同步。
目前串行通信中数据传输的同步方法有两种，即异步方式和同步方式。
同步通信方式要求通信双方以相同的时钟频率进行，而且准确协调，通过共享一个单个时钟或定时脉冲源保证发送方和接收方的准确同步，效率较高。
异步方式通信ASYNC（Asynchronous Data Communication），又称起止式异步通信，是计算机通信中最常用的数据信息传输方式。
异步通信方式不要求双方同步，收发方可采用各自的时钟源，双方遵循异步的通信协议，以字符为数据传输单位，发送方传送字符的时间间隔不确定，发送效率比同步传送效率低。
串行异步通信时，接收方不断地检测或监视串行输入线上的电平变化，当检测到有效起始位出现时，便知道接着是有效字符位的到来，并开始接收有效字符，当检测到停止位时，就知道传输的字符结束了。
经过一段随机时间间隔之后，又进行下一个字符的传送过程。
在设计中，串行异步通信的数据格式，包括数据位的位数、校验位的设置以及停止位的位数根据实际需要，通过可编程串行接口（如：8251A）电路，用软件命令的方式进行设置。
串行通信协议
串行通信协议1. 引言串行通信协议是用于在两个或多个设备之间传输数据的一种方式。
串行通信协议在计算机网络、电信系统、嵌入式系统等领域都得到了广泛应用。
本文将介绍串行通信协议的基本概念、工作原理以及常见的串行通信协议。
2. 串行通信协议的基本概念串行通信协议是一种用于在数字系统中传输数据的通信协议。
与并行通信协议相比，串行通信协议只使用一个数据线来传输数据，而不是同时使用多个数据线。
串行通信协议具有以下几个基本概念：•位：串行通信协议将数据划分为一个个位进行传输。
每个位可以是0或1，代表不同的电平。
•帧：帧是串行通信协议中的基本数据单位。
它由一个或多个位组成，并包含数据和控制信息。
•起始位和停止位：起始位和停止位用于标识一个帧的开始和结束。
通常情况下，起始位为低电平，停止位为高电平。
•校验位：校验位用于检测数据传输过程中的错误。
常见的校验方式包括奇偶校验、循环冗余校验等。
3. 串行通信协议的工作原理串行通信协议的工作原理可以分为以下几个步骤：1.发送端将待发送的数据按照指定的格式组织成帧，并通过串行通信线路发送给接收端。
2.接收端将接收到的数据解析成帧，并进行校验。
3.接收端根据校验结果决定是否接受数据，如果数据正确无误，则进行相应的处理，否则请求重新发送。
4.发送端根据接收端的请求重新发送数据。
5.重复以上步骤，直到所有数据都被正确接收。
4. 常见的串行通信协议4.1 RS-232RS-232是一种常见的串行通信协议，广泛应用于计算机和外设之间的连接。
它使用最多三条信号线进行通信，包括发送线、接收线和地线。
RS-232协议支持最大波特率为115200。
4.2 I2CI2C（Inter-Integrated Circuit）是一种双线制串行通信协议，常用于连接微控制器与周边设备。
它只需使用两根信号线（时钟线和数据线），能够同时控制多个设备。
4.3 SPISPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，常用于各类外围设备的连接。
USB接口通信协议研究和接口驱动开发的开题报告
USB接口通信协议研究和接口驱动开发的开题报告一、选题背景USB(Universal Serial Bus) 是一种主流的计算机外部设备接口，具有规范的通信协议和标准接口连接器。
随着计算机硬件和软件技术的不断发展，USB 也在不断升级完善，成为当前最广泛应用的外设连接标准之一。
USB 接口的通信协议是设计和开发 USB 设备驱动程序的基础，是了解和掌握 USB 设备技术的必要前提。
因此，对 USB 接口通信协议的研究和 USB 设备驱动程序的开发是计算机专业学生必备的技术之一。
二、选题目的本课题主要目的是通过深入研究 USB 接口通信协议和接口驱动开发，掌握 USB 设备技术的核心概念和实践技能，帮助学生深入了解计算机外部设备硬件和软件交互的基本原理，增强其综合实践能力和计算机软件开发技能。
三、选题内容本课题的研究内容主要包括以下部分：1. USB 接口通信协议的基本概念和规范。
2. USB 协议栈的架构和数据传输流程的分析。
3. USB 设备驱动程序的开发流程和开发工具的使用。
4. 基于 USB 接口的外设驱动程序的开发实践和测试。
5. 其他相关的 USB 技术和应用案例的介绍和讨论。
四、选题方案1. 学习和掌握 USB 接口通信协议和接口开发的相关知识和技术。
2. 分析和了解 USB 设备驱动程序的开发流程和调试方法。
3. 利用开源项目中的 USB 设备驱动程序进行实验研究和测试。
4. 根据实验结果和学习成果，编写开源的 USB 接口驱动程序实现，并发布到代码托管平台。
5. 编写学术论文或技术报告，总结本课题的研究成果和经验。
五、选题意义通过对 USB 接口通信协议的研究和接口驱动程序的开发实践，可以深入了解计算机外设硬件和软件交互的基本原理和规范，掌握最新的 USB 设备技术和应用案例，为今后从事计算机硬件开发和软件开发提供更加充分的技术准备和实践经验。
同时，本课题的研究成果和技术实现可以为其他开发者提供参考和借鉴，促进开源技术和开放合作的发展。
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基于TPC-USB实验系统的串行通信协议研究第一部分概论随着计算机网络化和微机分级分布式应用系统的发展，通信的功能越来越重要。
通信是指计算机与外界的信息传输，既包括计算机与计算机之间的传输，也包括计算机与外部设备，如终端、打印机和磁盘等设备之间的传输。
在计算机领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串行通信。
并行通信是把一个字符的各数位用几条线同时进行传输，传输速度快，信息率高。
但它比串行通信所用的电缆多，故常用在传输距离较短、数据传输率较高的场合。
串行通信是指数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。
随着通信技术和计算机网络技术的发展、Internet网的普及，计算机远程通信已渗透到国民经济的各个领域，而远程通信绝大多数采用串行通信的方式。
其只要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信，但串行通信的速度比较慢。
串行通信逐位依次顺序传送，通信双方需严格同步。
目前串行通信中数据传输的同步方法有两种，即异步方式和同步方式。
同步通信方式要求通信双方以相同的时钟频率进行，而且准确协调，通过共享一个单个时钟或定时脉冲源保证发送方和接收方的准确同步，效率较高。
异步方式通信ASYNC（Asynchronous Data Communication），又称起止式异步通信，是计算机通信中最常用的数据信息传输方式。
异步通信方式不要求双方同步，收发方可采用各自的时钟源，双方遵循异步的通信协议，以字符为数据传输单位，发送方传送字符的时间间隔不确定，发送效率比同步传送效率低。
串行异步通信时，接收方不断地检测或监视串行输入线上的电平变化，当检测到有效起始位出现时，便知道接着是有效字符位的到来，并开始接收有效字符，当检测到停止位时，就知道传输的字符结束了。
经过一段随机时间间隔之后，又进行下一个字符的传送过程。
在设计中，串行异步通信的数据格式，包括数据位的位数、校验位的设置以及停止位的位数根据实际需要，通过可编程串行接口（如：8251A）电路，用软件命令的方式进行设置。
在不同传输系统中，这些通信格式的设定完全可以不同；但在同一个传输系统的发送方和接收方的设定必须一致，否则将会由于收、发双方约定的不一致而造成数据传输的错误与混乱。
本文基于TPC-USB实验系统，利用8251A接口芯片实现两个实验设备间的异步串行通信。
经实验验证，该设计方案是完全可行的。
第二部分硬件设计1. 硬件基础1.1 TPC-USB实验系统简介TPC-USB通用微机接口实验系统是清华大学计算机系研制，清华大学科教仪器厂生产的学生实验系统。
该系统由一块USB总线接口模块、一个扩展实验台及软件集成实验环境组成。
USB总线接口模块直接通过USB总线电缆与PC机相连，模块与实验台之间由一条50芯扁平电缆连接。
（1）50芯总线信号插座及总线信号插孔50芯总线信号插座在实验台左上方，总线插座信号安排如上表。
各总线信号采用“自锁紧”插孔在标有“总线”的区域引出，有数据线D0-D7、地址线A19-A0、I/O读写信号IOR IOW、存储器读写信号MEMR MEMW、中断请求IRQ、DMA申请DRQ、DMA回答DACK、AEN 等。
（2）时钟电路如下图所示，输出1MHZ、2MHZ两种信号，供定时器/计数器、A/D转换器、串行接口实验使用。
1.2 8251A芯片1.2.1 8251A芯片简介825IA是改进型可编程的串行通信接口芯片，既可用于8080／8085微型计算机系统，又可用于8086微型计算机系统，其输出输人和TTL电平兼容。
使用单一的+5V电源。
逻辑结构由五部分组成：发送器、接受器、数据总线缓冲器、调制懈调控制器和读／写控制电路。
发送器用以完成把从CPU传来的并行数据转化成串行数据发出；接受器则是把接到的串行数据转化为并行数据交给CPU；调制解调控制器用以连接调制解调器；读、写控制器用以管理CPU与825IA之间的信息传送；数据总线缓冲器完成8251A内部总线和8086(或808018085)的系统数据总线接口。
8251A的内部结构框图如图1.1所示：图1.1 ：8251内部结构图1.2.2 8251A芯片的基本性能➢可工作在同步方式，也可工作在异步方式。
同步方式下波特率为0～64000波特，异步方式下波特率为0～19200波特；➢在同步方式时，每个字符可定义为5、6、7或8位。
两种方法实现同步，由内部自动检测同步字符或由外部给出同步信号。
允许同步方式下增加奇/偶校验位进行校验；➢在异步方式下，每个字符可定义为5、6、7或8位，用1位作奇偶校验。
时钟速率可用软件定义为波特率的l、16或64倍。
另外，8251A在异步方式下能自动为每个被输出的数据增加1个起始位，并能根据软件编程为每个输出数据设置1位、1.5位或2位停止位；➢能进行出错检测。
带有奇偶、溢出和帧错误等检测电路，用户可通过输入状态寄存器的内容进行查询；➢接口的输入和输出均为TTL电平，单一+5V电源；➢与Intel 8080、8085、8088CPU兼容。
1.2.3 8251A芯片的结构（1）接收缓冲器：从RxD引脚接收串行数据，并将其转换成并行数据。
（2）接收控制电路：配合接收缓冲器工作，管理有关接收的所有功能。
（3）发送缓冲器：将来自CPU的并行数据加上相应的控制信息，然后转换成串行数据从TxD引脚发出去。
（4）发送控制电路：配合发送缓冲器工作，管理有关串行发送的所有功能。
数据总线缓冲器：把8251A和系统数据总线相连，传输数据和控制信息。
（5）读/写控制电路：配合数据总线缓冲器工作。
（6）调制解调控制电路：当计算机进行远程通信时，要用调制器将串行接口传来的数字信号变为模拟信号，再通过电话线发送出去。
接收器则是将接收到的模拟信号经解调器变成数字信号，再由串行接口送入计算机。
1.2.4 8251A芯片的引脚功能8251A外部引脚如图1.2所示，它的接口信号可以分为七类，具体如下：图1.2：8251A外部引脚（1）双向的数据信号线D7～D0825lA有8条数据线D7～D0。
825lA通过这8根线和CPU的数据总线相连接，实际上，数据线上不只是传输数据，还传输CPU对825lA的编程命令字和825lA送往CPU的状态信息。
（2）片选信号/CS低电平有效，芯片被选中才能工作，如果8251A未被选中，数据线D7～D0将处于高阻状态，读/写信号对芯片都不起作用。
（3）读/写控制信号➢RD ：读信号，低电平有效。
当该信号有效时，并且/CS也为低电平，CPU可以从8251A读取数据或状态信息。
➢WR：写信号，低电平有效。
当该信号有效时，并且/CS也为低电平，CPU可以向8251写入数据或控制字。
➢C/D：控制/数据信号，分时复用。
用来区分当前读/写的是数据还是控制信息或状态信息。
当C/ D 为高电平时，系统处理的是控制信息或状态信息，从D7～D0端写入8251A的必须是方式字、控制字或同步字符。
当C/ D 为低电平时，写入的是数据。
➢RESET：复位信号，高电平有效。
当该信号为高时，8251A实现复位功能，内部所有的寄存器都被置为初始状态。
➢CLK：主时钟信号，用于芯片内部的定时。
对于同步方式，它的频率必须大于发送时钟TxC和接收时钟RxC的30倍。
对于异步方式，必须大于它们的4.5倍。
8251A的时钟频率规定在0.74～3.1 MHz的范围内。
（4）与发送有关的联络信号➢TxRDY：发送器准备好信号，高电平有效。
当该信号为高电平时，通知CPU，8251A 已经准备好发送一个字符，表示CPU可以输入数据。
（5）与接收有关的联络信号。
➢RxRDY：接收器准备好信号，高电平有效。
当该信号为高时，表示825lA已从外部设备或调制解调器中收到一个字符，等待CPU取走。
它可以作为中断请求信号或查询联络信号与CPU联系。
（6）8251A与外部设备之间的连接信号8251A与外部设备之间的连接信号分为两类：●收发联络信号：➢DTR：数据终端准备好信号，通知外部设备，CPU当前已经准备就绪。
➢DSR：数据设备准备好信号，表示当前外设已经准备好。
➢RTS ：请求发送信号，表示CPU已经准备好发送。
➢CTS：允许发送信号，是对的响应，由外设送往8251A。
实际使用时，这4个信号中通常只有CTS必须为低电平，其它3个信号可以悬空。
●数据信号：➢TXD：发送器数据输出信号。
当CPU送往8251A的并行数据被转变为串行数据后，通过TXD送往外设。
➢RXD：接收器数据输入信号。
用来接收外设送来的串行数据，数据进入8251A后被转变为并行方式。
（7)电源和地➢VCC：电源输入➢GND：地2. 硬件设计2.1 基于TPC-USB实验系统总线与8251A的连接基于TPC-USB实验系统总线和8251A实现相距较近的两台微型计算机相互通信的系统连接简化框图2.1如下：图2.1：系统连接简化框图（1）如图2.1所示，CPU发送指令，甲机发送数据，8251A将数据送到发送缓冲器，经过并串转换后通过TXD发送出去；乙机监视其RXD，有数据发到时，8251A将数据经过串并转换后发送到接收缓冲器，等待CPU来读取。
（2）主要信号线连接论述：➢D0~D7：TPC-USB实验系统上的D0~D7是8088上的数据线，用来传送数据；而8251A是I/O芯片，它的数据线是用于CPU与8251间传送数据的，因此可以把8251A上的数据线直接与TPC-USB实验系统上的D0~D7相连。
➢RD与WR：8251A对于CPU来说是I/O设备，要使8251A上的RD和WR信号有效，必须使CPU的I/O与WR、RD同时有效，而PC/XT总线上的IOR和IOW是I/O读和I/O写，所以只要把8251A上的WR、RD分别与PC/XT总线上的IOR和IOW直接相连就可以了。
当CPU执行外设写操作时，WR有效；当CPU执行外设读操作时，RD有效。
➢CTS：当CTS=0时，引脚信号TxD变位为高电平，CPU可以8251A发送数据，，本设计把CTS的引脚直接接地。
➢CLK：TPC-USB实验系统上提供了1MHZ和2MHZ的时钟，因此，只需把TPC-USB 系统板上的2MHZ直接连接到8251A的CLK信号，将TPC-USB系统板上的1MHZ经过二分频后连接到8251A的TXC和RXC上，根据8251的参数规定，这是满足8251A的工作要求的。
➢RESET：RESET为复位信号，当该信号有效时，8251A实现复位功能，内部所有的寄存器都被置为初始状态。
将8251A上的RESET信号直接连在TPC-USB实验系统上提供的RESET信号上，只要TPC-USB实验系统开启时，就对8251A进行了初始化。