通信接口与通信协议PPT课件
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常用的硬件接口及通信协议详解
:串口串口是串行接口的简称，分为同步传输( USRT)和异步传输(UART)。
在同步通信中，发送端和接收端使用同一个时钟。
在异步通信中，接受时钟和发送时钟是不同步的，即发送端和接收端都有自己独立的时钟和相同的速度约定。
1：RS232接口定义1 DCD载波检测2 RXD接收数据 ------ 向：终端到计算机3 TXD发送数据 ------ 向：计算机到终端4 DTR数据终端准备好5 GND信号地线6 DSR数据准备好7 RTS请求发送8 CTS清除发送9 RI 振铃扌旨示2:异步串口的通信协议作为UART的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接位地传输。
图一给出了其工作模式:图一其中各位的意义如下：起始位：先发出一个逻辑” 0的信号，表示传输字符的开始数据位：紧接着起始位之后。
数据位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。
通常采用ASCII码。
从最低位开始传送，靠时钟定位。
奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“ 1的位数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以此来校验资料传送的正确性。
停止位：它是一个字符数据的结束标志。
可以是1位、1.5位、2 位的高电平。
空闲位：处于逻辑“ 1状态，表示当前线路上没有资料传送。
波特率：是衡量资料传送速率的指针。
表示每秒钟传送的二进制位数。
例如资料传送速率为120字符/秒，而每一个字符为10位，则其传送的波特率为10X120= 1200字符/秒= 1200波特。
3:在嵌入式处理器中，通常都集成了串口，只需对相关寄存器进行设置，就可以使用啦。
尽管不同的体系结构的处理器中，相关的寄存器可能不大一样，但是基于FIFO的uart框图还是差不多。
发送过程：把数据发送到fifo中，fifo把数据发送到移位寄存器，然后在时钟脉冲的作用下，往串口线上发送一位bit数据。
接受过程：接受移位寄存器接收到数据后，将数据放到fifo中，接受fifo事先设置好触发门限，当fifo中数据超过这个门限时，就触发一个中断，然后调用驱动中的中断服务函数，把数据写到flip_buf 中。
通信接口类型 rs232 rs485 rs422ppt课件
ห้องสมุดไป่ตู้行通信传输方向图解
并行与串行的特点
• 并行通信优点:传送速度快。 • 缺点:不便长距离传送,小于30M。 • 相关口就是并行口 • 串行通信优点:便于长距离传送,几米到几千
公里。 • 缺点:传送速度较慢。 • 相关口就是串行口
串行通讯的协议
• 串行通讯协议有很多种，像RS232，RS485，
•
• 接口的电气特性 • 在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为
负逻辑关系。即：逻 辑“1”，-5— -15V； 逻辑“0” +5— +15V 。噪声容限为2V。即 要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑 “0”，高到-3V的信号 作为逻辑“1” 。
实际上RS-232-C的25条引线中有许多 是很少使用的，在计算机与终端通讯中一 般只使用3-9条引线。RS-232-C最常用的9 条引线的信号内容 RS-232-C接口连接器一 般使用型号为DB-25的25芯插头座,通常插 头在DCE端,插座在DTE端. 一些设备与PC机 连接的RS-232-C接口,因为不使用对方的传 送控制信号,只需三条接口线,即“发送数 据”、“接收数据”和“信号地”。所以 采用DB-9的9芯插头座，传输线采用屏蔽双 绞线。
Pin 1 Pin 2 Pin 3 Pin 4 Pin 5 Pin 6 Pin 7 Pin 8 Pin 9
CD RXD TXD DTR GND DSR RTS CTS RI
Received Line Signal Detector (Data Carrier Detect) Received Data Transmit Data Data Terminal Ready Signal Ground Data Set Ready Request To Send Clear To Send Ring Indicator
接口与通信设备培训课程PPT课件( 69页)
接口的高级功能
差错控制：实现检错或纠错。 高层通信协议：实现呼叫、数据加密、流量控制等。 即插即用、电源管理、动态配置等。
接口软件与硬件
接口软件、I/O总线、接口电路和连接的外部设备的关系
接口软件
IN AL,07 OUT 08,AL
…
产生特定地址的 I/O总线信号
特定的总线地址信 号对特定的接口电
7.2 串行接口——RS-232C传输参数
RS-232C接口应用参数：在使用RS-232C通信之前必须设置接口 参数，包括速率、数据位数、校验、停止位数和流控方式等。 Windows下从“我的电脑”—“设备”— “端口”可以查看串 行接口参数。
7.2 串行接口——RS-232C的接口信号
RS-232C接口信号线：连接的两端分别为DTE（ Data Terminal Equipment ）和DCE（ Data Communication Equipment ）端。
DMA(直接存储器存取——direct memory access)控制:是在内存 与设备之间开辟一条直接数据传送通路, 并把传送过程交DMA控制 器进行管理, 形成以存储器为中心的体系结构。DMA可看作是和 CPU共享存储器的处理器。CPU与DMA各自能独立地工作, 挖掘了 系统部件级的并行性。
7.1.3 接口软件
数据传送：CPU执行输入/输出指令与外部设备交换数据。 数据缓冲：用于实现输入输出过程中的暂存。接口电路中存
储机制可以是寄存器（1~2个字节）、FIFO存储器（数十到 数百字节）、或是普通数据存储器。 信号变换：完成计算机数字信号与I/O设备信号（如模拟信 号、开关信号、计数脉冲等）的相互转换。 中断：接口电路一般有中断功能，以提高接口程序的效率。
差错控制：实现检错或纠错。 高层通信协议：实现呼叫、数据加密、流量控制等。 即插即用、电源管理、动态配置等。
接口软件与硬件
接口软件、I/O总线、接口电路和连接的外部设备的关系
接口软件
IN AL,07 OUT 08,AL
…
产生特定地址的 I/O总线信号
特定的总线地址信 号对特定的接口电
7.2 串行接口——RS-232C传输参数
RS-232C接口应用参数：在使用RS-232C通信之前必须设置接口 参数，包括速率、数据位数、校验、停止位数和流控方式等。 Windows下从“我的电脑”—“设备”— “端口”可以查看串 行接口参数。
7.2 串行接口——RS-232C的接口信号
RS-232C接口信号线：连接的两端分别为DTE（ Data Terminal Equipment ）和DCE（ Data Communication Equipment ）端。
DMA(直接存储器存取——direct memory access)控制:是在内存 与设备之间开辟一条直接数据传送通路, 并把传送过程交DMA控制 器进行管理, 形成以存储器为中心的体系结构。DMA可看作是和 CPU共享存储器的处理器。CPU与DMA各自能独立地工作, 挖掘了 系统部件级的并行性。
7.1.3 接口软件
数据传送：CPU执行输入/输出指令与外部设备交换数据。 数据缓冲：用于实现输入输出过程中的暂存。接口电路中存
储机制可以是寄存器（1~2个字节）、FIFO存储器（数十到 数百字节）、或是普通数据存储器。 信号变换：完成计算机数字信号与I/O设备信号（如模拟信 号、开关信号、计数脉冲等）的相互转换。 中断：接口电路一般有中断功能，以提高接口程序的效率。
USB协议资料ppt课件
2024/1/26
26
B通信协议
• 3.1.3数据字段
同步字段（SYNC） PID字段 数据字段 CRC字段 包结尾字段（EOP）
– 帧序列号。当USB令牌包的PID为SOF时，其数 据字段必须为11位的帧序列号。帧序列号由主 机产生，且每个数据帧自动加一，最大数值为 0x7FF。当帧序列号达到最大数时将自动从0开 始循环。
14
B物理电气规范
• USB信号
– 差分传输
有利于降低噪声干扰
2024/1/26
15
B物理电气规范
信号电平
FS/LS电平
2024/1/26
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USB 电气规范
数据信号发送
USB数据包采用差分信号传输； 低速/全速数据信号发送
2024/1/26
The start of a packet (SOP) is signaled by the originating port by driving the D+ and D- lines from the Idle state to the opposite logic level (K state). 8bit（L/F）/32bit(FULL) SYNC signal for a packet start； The SE0 state is used to signal an end-of-packet (EOP). EOP=2bit SE0+1 bit J state； then ,bus recover to Idle state；
17
USB 电气规范
挂起
所有的设备都必须能支持挂起状态，并可从任一电平状态进入挂起 态。当设备发现它们的上行总线上的空闲态持续时间超3.0ms时， 它们便进入挂起态。当设备的所有端口上的总线不活动时间不超过 10ms后，设备必须被真正的挂起，此时它仅从总线上获得挂起电流。 如果总线缺少其他的通信流量时，SOF令牌将在每（微）帧中出现 一次，以防止全速/高速设备被挂起。当任一低速设备缺乏通信流量 时，在SOF令牌出现的每一帧中至少有一个低速设备处于活动态， 以避免它们不被挂起。
通信接口PPT课件
• 数据位：标准的值是5、7和8位。
• 奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。对 于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后 面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇 个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校 验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果 是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。
5
• 波特率发生模块：接收器模块和发送器模块
接 收 器 状 态 机
RS232C
• 1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用 于串行通讯的标准。
• 全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备 （DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。
19.2k
11.0592 1
0
2 FDH
9.6k
11.0592 0
26
波特率的计算公式 • 工作与不同的模式下，计算公式不同，现以自
动加载功能模式为例，公式如下：
27
数据传输率/Hz
常用数据传输率设置方法
fOSC/MHz
SMOD
定时器1
C/T
方式
重新装入值
方式0最大：1M 12
X
X
XX
方式2最大：375k 12
1
X
XX
方式1、3：62.5k 12
1
0
2 FFH
• 一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向 通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中， UART用来与PC进行通信。
3
UART传输结构
UART帧结构
起始位 数据位 奇偶校验位 停止位 1位 5～8位 1位（可选） 1，1.5，2位
• 奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。对 于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后 面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇 个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校 验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果 是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。
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• 波特率发生模块：接收器模块和发送器模块
接 收 器 状 态 机
RS232C
• 1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用 于串行通讯的标准。
• 全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备 （DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。
19.2k
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0
2 FDH
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波特率的计算公式 • 工作与不同的模式下，计算公式不同，现以自
动加载功能模式为例，公式如下：
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数据传输率/Hz
常用数据传输率设置方法
fOSC/MHz
SMOD
定时器1
C/T
方式
重新装入值
方式0最大：1M 12
X
X
XX
方式2最大：375k 12
1
X
XX
方式1、3：62.5k 12
1
0
2 FFH
• 一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向 通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中， UART用来与PC进行通信。
3
UART传输结构
UART帧结构
起始位 数据位 奇偶校验位 停止位 1位 5～8位 1位（可选） 1，1.5，2位
数控系统的通讯与接口
更新软件版本
及时更新数控系统的软件版本，以获得最新 的维护和安全补丁。
加强员工培训
对操作和维护数控系统的员工进行定期培训， 提高员工的技能水平。
06
数控系统通讯案例分析
案例一：数控机床与PC之间的通讯连接
总结词
实现高效的数据传输与控制
VS
详细描述
数控机床与PC之间的通讯连接是常见的 应用场景，通过串口、以太网等通讯协议 ，实现数据的快速传输和控制指令的下发 ，提高生产效率和加工精度。
DLL动态链接库
提供一组预编译的函数库，用于 简化软件开发者与数控系统之间 的通讯开发。
通讯模块的选择与配置
通讯速率与距离考量
根据实际应用需求选择合适的 通讯速率和传输距离，以满足
实时性和稳定性要求。
接口标准与兼容性
考虑所连接设备的接口标准和 兼容性问题，以确保数据传输 的可靠性和稳定性。
安全性与加密需求使用正来自工作的部件替换可能 存在故障的部件，以确定故障
部位。
程序测试法
通过运行特定的诊断程序，检 查数控系统的通讯接口是否正
常工作。
仪器检测法
使用示波器、万用表等仪器检 测通讯线路的信号电压、波形
等参数，判断故障原因。
常见故障排除
通讯线路故障
检查通讯线路的连接是否牢固，是否存在断 路、短路等问题。
01
并行接口是一种数据传输方式， 通过多条信号线同时传输数据， 常见于早期的数控系统。
02
并行接口具有传输速度快、实时 性好等优点，但需要多条信号线 ，连接复杂，成本较高。
USB接口
USB接口是一种通用串行总线接口， 采用差分信号传输方式，具有高速、 低成本、即插即用等优点。
的UART串口通信详细ppt课件
6.1.2 串行通信接口标准
一、RS-232C接口
RS-232C是EIA（美国电子工业协会）1969年修订 RS-232C标准。RS-232C定义了数据终端设备（DTE）与 数据通信设备（DCE）之间的物理接口标准。
1、机械特性
RS-232C接口规定使用25针连接器，连接器的尺寸及每个 插针的排列位置都有明确的定义。（阳头）
2、有电平偏移 RS-232C总线标准要求收发双方共地。通信距离较大时，
收发双方的地电位差别较大，在信号地上将有比较大的地电流 并产生压降。
3、抗干扰能力差 RS-232C在电平转换时采用单端输入输出，在传输过程
中当干扰和噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比，RS232C总线标准不得不采用比较大的电压摆幅。
发送
接收
单工
工
发送 时间1 接收 接收 时间2 发送
半双工
发送
接收
接收
发送
全双
三、信号的调制与解调
利用调制器（Modulator）把数字信号转换成 模拟信号，然后送到通信线路上去，再由解调器 （Demodulator）把从通信线路上收到的模拟信 号转换成数字信号。由于通信是双向的，调制器 和解调器合并在一个装置中，这就是调制解调器 MODEM。
1
13
1
5
14
25
6
9
2、功能特性
4、过程特性
过程特性规定了信号之间的时序关系，以便正 确地接收和发送数据 。
TXD
M
计 RXD
O
算 RTS 机
D E
DSR
M
电话线
TXD
M
O
RXD 计
D E
RTS 算 机
工业系统中常用通讯协议 PPT课件
逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层 媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。 应用层标准：MODBUS Application Protocol MODBUS应用协议
MODBUS on TCP与OSI层次对应关系
MODBUS典型网络结构
冲突检测 IEEE754——浮点数表示标准
网络结构模型 MODBUS协议 串行接口 SI RS485可靠性
网络结 构模型
Network Model
7、应用层(Application Layer)
应用层确定进程之间通信的性质， 以满足用户的需要。不仅要提供应用进程 所需要的信息交换和远程操作，而且还要 作为应用进程的用户代理，为完成一些为 进行信息交换所必需的功能。应用层为操 作系统或网络应用程序提供访问网络服务 的接口。典型的协议:Telnet FTP HTTP SNMP
自控系统中常用通讯
MODBUS协议
2009年1月15日
名词
EIA—— Electronic Industries Association 美国电子工业协会 TIA——Telecommunications Industry Association 电信工业协会 OSI——Open System Interconnection 开放系统互联 MODBUS——MODICOM 公司定义的通讯协议 ADU——Application Data Unit 应用数据单元 PDU——Protocol Data Unit 协议数据单元 HDLC——High Data Link Control 高级数据链路控制 IP——Internet Protocol 互联网协议 TCP——Transport Control Protocol 传输控制协议 CSMA/CD——Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect 载波监听多路访问/
MODBUS on TCP与OSI层次对应关系
MODBUS典型网络结构
冲突检测 IEEE754——浮点数表示标准
网络结构模型 MODBUS协议 串行接口 SI RS485可靠性
网络结 构模型
Network Model
7、应用层(Application Layer)
应用层确定进程之间通信的性质， 以满足用户的需要。不仅要提供应用进程 所需要的信息交换和远程操作，而且还要 作为应用进程的用户代理，为完成一些为 进行信息交换所必需的功能。应用层为操 作系统或网络应用程序提供访问网络服务 的接口。典型的协议:Telnet FTP HTTP SNMP
自控系统中常用通讯
MODBUS协议
2009年1月15日
名词
EIA—— Electronic Industries Association 美国电子工业协会 TIA——Telecommunications Industry Association 电信工业协会 OSI——Open System Interconnection 开放系统互联 MODBUS——MODICOM 公司定义的通讯协议 ADU——Application Data Unit 应用数据单元 PDU——Protocol Data Unit 协议数据单元 HDLC——High Data Link Control 高级数据链路控制 IP——Internet Protocol 互联网协议 TCP——Transport Control Protocol 传输控制协议 CSMA/CD——Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect 载波监听多路访问/
通信接口与通信协议
常见通信协议
SNMP协议
用于网络设备的管理和监控。
MQTT协议
轻量级的发布/订阅消息传输协议，适用于物联网等领域。
04
通信接口与协议关系
接口对协议的支持
通用性
通信接口应能支持多种通信协议，以适应不同的 通信场景和需求。
稳定性
接口应提供稳定的数据传输，确保协议的可靠执 行。
高效性
通过优化接口设计，提高数据传输效率，降低协 议执行的复杂性。
安全化
网络安全问题日益严峻，未来通信接口和通信协议将更加 注重安全性，采用更加先进的加密技术和安全防护措施， 保障数据传输的安全。
智能化
人工智能、机器学习等技术的不断发展将推动通信接口和 通信协议的智能化，实现自适应、自学习等功能，提高通 信效率和质量。
融合化
随着物联网、工业互联网等领域的不断发展，未来通信接 口和通信协议将更加注重与其他技术的融合，实现更加丰 富的应用场景和更加智能化的服务。
发展趋势
随着物联网、云计算、大数据等技 术的普及，通信接口与通信协议正 朝着更高速度、更低时延、更安全 可靠的方向发展。
汇报范围
通信接口
主要介绍常见的有线和无线通信接口 技术，如USB、Ethernet、Wi-Fi、 Bluetooth等。
通信协议
重点讲解TCP/IP、HTTP、SMTP、 FTP等常见通信协议的原理和应用。
应用层协议
负责处理特定的应用程序细节， 如HTTP、FTP等。
网络层协议
负责网络间的数据传输，如IP、 ICMP等。
物理层协议
负责传输媒介上的数据传输， 如EIA/TIA-232、EIA/TIA485等。
常见通信协议
TCP/IP协议栈
通信网的组成部PPT课件
2
图像终端
网络中传信号为一维信号f(t) 图像：平面黑白—亮度与坐标—二维f(x,y)——
转为一维——扫描 x, y均为t的函数x(t)，y(t) 则f(x,y)=f(x(t), y(t))=g(t) 最常见的：线性扫描x(t)=k1t, y=k2t
(k1，k2分别为x, y轴上的扫速)
智能终端
3
呼叫站 发布此载波被占用
B站SPADE应答—控制频率合成器—长话局通知 用户
全过程建立约600ms
15
二、有线信道 •架空明线 •平衡电缆 •同轴电缆
三、光纤
16
四、信道的复用
•任何传输线路的带宽>>一路话的带宽 •充分利用信道资源——复用 •线路两端均附加多路复用设备和分路设备
17
1、话音频分复用标准（FDM）—载波系统 前群 3路 占1224KHz 基群 12路 60108KHz 下边带 超群 60路 312552KHz
甚高频(30MHz300MHz） 特高频(300MHz3000MHz） 微波（1G12G）
f—地面损耗，穿透能力，可用带宽 f—地面损耗，穿透能力，可用带宽
5
Satellite
3600km
Satellite dish
50km 8-16km
Satellite dish
d
电波水平距离
光学水平距离
6
超短波：超过30MHz，不发生发射与折射，
§1 终端设备
功能：把待传信息转化为可在信道上传送的电信号 包括：传感器 / 匹配 / 信令协议的产生，识别 传感器 匹配 信令
1
电话端机
数据终端
输
出
传
调
数据输入设备
通信接口与通信协议67页PPT
通信接口与通信协议
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
END
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
END
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
通讯方式和通讯协议介绍
目录一、RS232的串口通讯 (2)应用 (2)工作方式 (2)接口标准 (2)电路组成 (3)概述 (3)简介 (3)二、RS485串行通讯 (3)简介 (3)接口 (4)电缆 (4)布网 (5)区别 (5)三、串行通信 (6)概念 (6)分类 (7)同步通信 (7)异步通信 (7)特点 (7)形式和标准 (7)调幅方式 (7)调频方式 (8)数字编码方式 (8)数据传输率 (8)发送时钟和接收时钟 (9)异步通信协议 (9)通信协议 (10)普遍协议 (10)USB (11)IEEE 1394 (11)相关应用 (12)四、通讯协议 (12)简介 (12)详细介绍 (13)TCP/IP (13)IPX/SPX (13)NetBEUI (14)通信协议 (14)RS-232-C (14)RS-449 (14)V.35 (15)X.21 (15)HDLC (15)管理协议 (15)SNMP (15)PPP (16)一、RS232的串口通讯应用随着计算机系统的应用和微机网络的发展，通信功能越来越显得重要.这里所说的通信是指计算机与外界的信息交换.因此，通信既包括计算机与外部设备之间，也包括计算机和计算机之间的信息交换.由于串行通信是在一根传输线上一位一位的传送信息，所用的传输线少，并且可以借助现成的电话网进行信息传送，因此，特别适合于远距离传输.对于那些与计算机相距不远的人－机交换设备和串行存储的外部设备如终端、打印机、逻辑分析仪、磁盘等，采用串行方式交换数据也很普遍.在实时控制和管理方面，采用多台微机处理机组成分级分布控制系统中，各CPU 之间的通信一般都是串行方式.所以串行接口是微机应用系统常用的接口。
许多外设和计算机按串行方式进行通信，这里所说的串行方式，是指外设与接口电路之间的信息传送方式，实际上，CPU 与接口之间仍按并行方式工作.工作方式由于CPU 与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，必须要有" 接收移位寄存器" （串→并）和" 发送移位寄存器" （并→串）. 在数据输入过程中，数据1 位1 位地从外设进入接口的" 接收移位寄存器",当" 接收移位寄存器" 中已接收完1 个字符的各位后，数据就从" 接收移位寄存器" 进入" 数据输入寄存器" . CPU 从" 数据输入寄存器" 中读取接收到的字符.（并行读取，即D7~D0 同时被读至累加器中）. " 接收移位寄存器" 的移位速度由" 接收时钟" 确定.在数据输出过程中，CPU 把要输出的字符（并行地）送入" 数据输出寄存器"," 数据输出寄存器" 的内容传输到" 发送移位寄存器",然后由" 发送移位寄存器" 移位，把数据1 位 1 位地送到外设. " 发送移位寄存器" 的移位速度由" 发送时钟" 确定.接口中的" 控制寄存器" 用来容纳CPU 送给此接口的各种控制信息，这些控制信息决定接口的工作方式." 状态寄存器" 的各位称为" 状态位",每一个状态位都可以用来指示数据传输过程中的状态或某种错误.例如，用状态寄存器的D5 位为"1" 表示" 数据输出寄存器" 空，用D0 位表示" 数据输入寄存器满",用D2 位表示" 奇偶检验错" 等.能够完成上述" 串<- -> 并" 转换功能的电路，通常称为" 通用异步收发器" (UART ：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter），典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550接口标准⑴实现数据格式化：因为来自CPU的是普通的并行数据，所以，接口电路应具有实现不同串行通信方式下的数据格式化的任务。
相关主题
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●采用主-从模式(Master-Slave) 控制方式，SS信号进行对从设备的片选 。
●采用同步方式(Synchronous)传输数据，主设备提供SCLK信号给从设备。
APC by Schneider Electric – Name – Date
SPI总线连接
●SPI连接方式
●SPI有4种工作方式，由CPOL和CPHL两位来决定。当CPOL为0时，CLK的空 闲状态为低电平。当CPOL为1时，CLK的空闲状态为高电平。当CPHL为0时 ，在CLK的第1个跳变沿数据被采样。当CPHL为1时，在CLK的第2个跳变沿 数据被采样。
并行通信
处理器
in r/wt
enable
addr<0:11> data<0:7>
r/w enable
add datra
fsetup fread
存储器 （从设备）
fsetup
fwrite
APC by Schneider Electric – Name – Date
ISA 总线
APC by Schneider Electric – Name – Date
SPI 总线概述
●Serial Peripheral Interface 串行外围设备接口，是Motorola公司推 出的一种同步串行接口技术。
●SPI 主要应用在 EEPROM, Flash, 实时时钟(RTC), 数模转换器(ADC), 数字信号处理器(DSP) 以及数字信号解码器之间. 它在芯片中只占用四 根管脚 (Pin) 用来控制以及数据传输, 节约了芯片的 pin 数目, 同时 为 PCB 在布局上节省了空间. 正是出于这种简单易用的特性, 现在越来 越多的芯片上都集成了 SPI技术.
常用名词
●通信介质 双绞线，同轴电缆，光纤等。
●总线 两个或多个通信主体共享的一组通信线路。
●通信协议 描述了各通信主体在总线上的通信规则。时序图是描述硬件协议的常用方法。
●通信主体 指参与通信的操作设备，如处理器，存储器等。一般分为主操作设备
（master）和从操作设备（slave）。
●带宽，数据传输速率，波特率
●SCL:串行时钟信号（Serial CLock）
● 支持多主通信，是多主机总线。
●技术指标：
传输速率：100kbps
3.4Mbps
寻址位数：7位
10位
APC by Schneider Electric – Name – Date
IIC总线连接方式
APC by Schneider Electric – Name – Date
通信接口与通信协议
Bob Bi
All content in this presentation is protected – © 2008 American Power Conversion Corporation
Hale Waihona Puke OSI: Open System Interconnection
APC by Schneider Electric – Name – Date
APC by Schneider Electric – Name – Date
Communication terms
●数据方向 表示待传输的数据在通信主体间的移动方向。可以用接收/发送来表示。
●单工，全双工，半双工 数据只能单向传送为单工；信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双
工；信息能够同时双向传送则称为全双工。。
●地址 表示待传输数据的来源或目的地。也可理解为通信主体在总线上的ID。
●同步通信，异步通信 同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致，发送端发送连续的
比特流。异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步。发送端发送 完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节。
APC by Schneider Electric – Name – Date
APC by Schneider Electric – Name – Date
IIC总线时序图
●IIC总线有很多工作模式，下面是最简单的一个模式的数据传输时序。
APC by Schneider Electric – Name – Date
串行同步通信协议
●面向比特的同步协议。
APC by Schneider Electric – Name – Date
SDI接收的数据是从设备SDO
SPI
SDO
SDO发送数据的极性是相
APC by Schneider Electric – Name – Date
IIC总线概述
●I2C总线是Philips公司开发的一种二线串行总线，可以使嵌入式系统中 的外部设备和CPU 以及外设之间进行进行通信。
●SDA:串行数据总线 (Serial DAta)
●在主设备这边配置SPI接口时钟的时候一定要弄清楚从设备的时钟要求。 因为主设备这边的时钟极性和相位都是以从设备为基准的。因此在时钟
极性的配置上一定要搞清楚从设备是在时钟的上升沿还是下降沿接收数
备的SDO连接从设备的SDI 收的数据是主设备的SDO
设备的SDI 同的。
从设备的SDO连接主设备的SDI 从设备SDI接
IIC总线接口电平
●SDA和SCL在空闲状态都是高电平。所有设备的SDA和SCL线与连接。 ●SCL 线是高电平时，SDA 线从高电平向低电平切换表示起始条件。 ●当SCL 是高电平时，SDA 线由低电平向高电平切换表示停止条件。 ●正常通信时，SDA在SCL为高时保持稳定，当SCL为低时数据变化。
通信接口与通信协议
APC by Schneider Electric – Name – Date
并行通信与串行通信
●Parallel bus, ISA,PCI,AXI
●SPI ●IIC
●RS232 ●RS485/RS422 ●CAN ●USB ●Network
●MODBUS ●JTAG
APC by Schneider Electric – Name – Date
APC by Schneider Electric – Name – Date
SPI时序图：CPHL=1
APC by Schneider Electric – Name – Date
SPI时序图：CPHL=0
APC by Schneider Electric – Name – Date
SPI时钟配置
●采用同步方式(Synchronous)传输数据，主设备提供SCLK信号给从设备。
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SPI总线连接
●SPI连接方式
●SPI有4种工作方式，由CPOL和CPHL两位来决定。当CPOL为0时，CLK的空 闲状态为低电平。当CPOL为1时，CLK的空闲状态为高电平。当CPHL为0时 ，在CLK的第1个跳变沿数据被采样。当CPHL为1时，在CLK的第2个跳变沿 数据被采样。
并行通信
处理器
in r/wt
enable
addr<0:11> data<0:7>
r/w enable
add datra
fsetup fread
存储器 （从设备）
fsetup
fwrite
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ISA 总线
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SPI 总线概述
●Serial Peripheral Interface 串行外围设备接口，是Motorola公司推 出的一种同步串行接口技术。
●SPI 主要应用在 EEPROM, Flash, 实时时钟(RTC), 数模转换器(ADC), 数字信号处理器(DSP) 以及数字信号解码器之间. 它在芯片中只占用四 根管脚 (Pin) 用来控制以及数据传输, 节约了芯片的 pin 数目, 同时 为 PCB 在布局上节省了空间. 正是出于这种简单易用的特性, 现在越来 越多的芯片上都集成了 SPI技术.
常用名词
●通信介质 双绞线，同轴电缆，光纤等。
●总线 两个或多个通信主体共享的一组通信线路。
●通信协议 描述了各通信主体在总线上的通信规则。时序图是描述硬件协议的常用方法。
●通信主体 指参与通信的操作设备，如处理器，存储器等。一般分为主操作设备
（master）和从操作设备（slave）。
●带宽，数据传输速率，波特率
●SCL:串行时钟信号（Serial CLock）
● 支持多主通信，是多主机总线。
●技术指标：
传输速率：100kbps
3.4Mbps
寻址位数：7位
10位
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IIC总线连接方式
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通信接口与通信协议
Bob Bi
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Communication terms
●数据方向 表示待传输的数据在通信主体间的移动方向。可以用接收/发送来表示。
●单工，全双工，半双工 数据只能单向传送为单工；信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双
工；信息能够同时双向传送则称为全双工。。
●地址 表示待传输数据的来源或目的地。也可理解为通信主体在总线上的ID。
●同步通信，异步通信 同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致，发送端发送连续的
比特流。异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步。发送端发送 完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节。
APC by Schneider Electric – Name – Date
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IIC总线时序图
●IIC总线有很多工作模式，下面是最简单的一个模式的数据传输时序。
APC by Schneider Electric – Name – Date
串行同步通信协议
●面向比特的同步协议。
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SDI接收的数据是从设备SDO
SPI
SDO
SDO发送数据的极性是相
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IIC总线概述
●I2C总线是Philips公司开发的一种二线串行总线，可以使嵌入式系统中 的外部设备和CPU 以及外设之间进行进行通信。
●SDA:串行数据总线 (Serial DAta)
●在主设备这边配置SPI接口时钟的时候一定要弄清楚从设备的时钟要求。 因为主设备这边的时钟极性和相位都是以从设备为基准的。因此在时钟
极性的配置上一定要搞清楚从设备是在时钟的上升沿还是下降沿接收数
备的SDO连接从设备的SDI 收的数据是主设备的SDO
设备的SDI 同的。
从设备的SDO连接主设备的SDI 从设备SDI接
IIC总线接口电平
●SDA和SCL在空闲状态都是高电平。所有设备的SDA和SCL线与连接。 ●SCL 线是高电平时，SDA 线从高电平向低电平切换表示起始条件。 ●当SCL 是高电平时，SDA 线由低电平向高电平切换表示停止条件。 ●正常通信时，SDA在SCL为高时保持稳定，当SCL为低时数据变化。
通信接口与通信协议
APC by Schneider Electric – Name – Date
并行通信与串行通信
●Parallel bus, ISA,PCI,AXI
●SPI ●IIC
●RS232 ●RS485/RS422 ●CAN ●USB ●Network
●MODBUS ●JTAG
APC by Schneider Electric – Name – Date
APC by Schneider Electric – Name – Date
SPI时序图：CPHL=1
APC by Schneider Electric – Name – Date
SPI时序图：CPHL=0
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SPI时钟配置