串行通信及接口电路
第10章串行通信
串行通信的异步传输模式
•以字符为基本通信单位 •起始位标志着每一个字符的开始 •停止位标志着每一个字符的结束
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串行通信的异步传输模式
平时通信线处于空闲状态（“1”状态），当有数据 发送时，发送方首先发一“0”，称为起始位；
接着发送数据位，数据位可有5~8位组成。 然后是校验位，校验分奇校验、偶校验、置0、置1、
31
例 ： 发 送 数 据 序 列 ： 1010001101 ， 生 成 多 项 式 ： 110101。发送数据序列*25：101000110100000
x5x4x2x0
1010001101 00000 -- 1
110101
010110 -- 7
0111011 -- 2
101100 -- 8
110101
在简单的控制系统中，大都采用异步方式。 在许多对数据交换量不大的系统，也采用异步方式。 数据通信系统中采用同步方式。
21
串行异步通信的传输制式
单工：仅在一个方向上的数据传送。 半双工：两个方向上交替地传送数据，同一时间
只能在一个方向上。 全双工：可在两个方向上同时传送数据。
22
串行异步通信的同步
然后通信双方按照约定的波特率发送和采样对应数据 位。只要在一个字符传送期间，积累的误差不大于一 位数据传送时间。就不会发生错误。
因此，异步传输允许发送器和接收器不必用同一个时 钟，而是可以各有各的时钟（局部时钟），只要有同 一个标称频率即可，且对频率的精度要求也较低。
两次发送字符之间必须要有间隔时间（停止位），并 且每次字符传输，必须有一位同步信号（起始位）。
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串行通信的校验----奇偶校验
在异步通信的格式中，可以包含一位校验位（奇、 偶校验）。
串行通信接口及总线标准
RS-4
定义
RS-485是一种改进的串行 通信接口标准，由EIA制定。
特点
采用差分信号传输方式， 具有多站能力、高抗干扰 能力和长距离传输能力。
应用
广泛应用于工业自动化、 楼宇自动化和智能家居等 领域。
SPI
定义
应用
SPI是一种同步串行通信协议，由摩托 罗拉公司制定。
常用于微控制器和外围设备之间的通 信。
感谢观看
详细描述
在工业自动化控制系统中，各种设备如传感器、执行器、控制器等需要实时地进行数据交换和通信。 串行通信接口能够提供稳定、可靠的连接，使得设备间能够高效地传输数据，实现自动化控制和监测 。这有助于提高生产效率、降低成本、减少故障发生率。
智能家居系统
总结词
串行通信接口在智能家居系统中发挥关键作用，能够实现家庭设备的互联互通，提升家居生活的便利性和舒适度。
VS
详细描述
物联网设备间需要进行大量的数据交换和 通信，以实现设备的远程监控和管理。串 行通信接口能够提供高效、可靠的数据传 输服务，使得设备间能够稳定地进行通信 。这有助于促进物联网的发展和应用，提 高设备的可维护性和可管理性，降低运营 成本。
汽车电子系统
总结词
串行通信接口在汽车电子系统中具有重要价 值，能够实现汽车各系统间的信息共享和协 同工作，提高汽车的安全性和可靠性。
数据传输速率较慢。
03
02
特点
04
数据传输距离较远。
数据传输线少，成本低。
05
06
适用于不同设备之间的通信。
串行通信接口的重要性
01
02
03
04
实现设备之间的数据交换和通 信。
简化电路设计，降低成本。
分析及应用can接口典型电路
分析及应用can接口典型电路CAN接口是一种常见的串行通信协议，主要用于汽车、工业控制等领域。
它能够实现节点之间的高效通信，具有可靠性高、传输速度快等优势。
CAN接口典型电路由电源电路、CAN收发器、MCU芯片、电源管理器等组成，下面将依次进行分析及应用。
1. 电源电路CAN接口必须要有稳定的电源供应来实现正常工作。
一般情况下，CAN接口需要使用5V的电源。
因此，电源电路是CAN接口典型电路中非常重要的组成部分。
电源电路需要提供可靠的稳压作用，以保证数据传输的准确性和稳定性。
2. CAN收发器CAN收发器是CAN接口的重要组成部分。
CAN收发器是将MCU芯片和CAN 总线之间进行隔离的一个元件。
其主要功能是将电压信号转换为差分信号以适应CAN总线，以及进行信号的保护和隔离。
CAN收发器还可以在一定程度上提高CAN总线的抗干扰能力，使其更加稳定可靠。
3. MCU芯片MCU芯片是CAN接口中的核心部件。
MCU芯片可以根据需要自主调整CAN的发送和接收速度，实现数据的传输和处理。
MCU芯片还可以实现CAN的各种功能，如过滤、帧处理和错误检测等。
在CAN接口设计中，MCU芯片是非常重要的部分，不同的MCU芯片还有不同的特点和功能。
4. 电源管理器电源管理器是如果CAN接口，它可以用来控制CAN接口的电源开关和低功耗功能，以实现电源的管理。
电源管理器可以实现电源模块的引脚检测和关闭功能，以实现CAN接口电源的节能和延长使用寿命。
总体来说，CAN接口典型电路是一种高效、可靠和稳定的串行传输系统。
对于设计者来说，电源稳定性，CAN收发器的性能，MCU的选择和电源管理器的应用都非常重要。
设计者需要根据实际应用场景来选择合适的电路和元器件，以确保CAN接口的性能和可靠性。
微机原理第八章 串行通信及串行接口
1. 可编程串行接口典型结构
✓状态寄存器
✓控制寄存器
✓数据输入寄存器--串行输入/并行 输出移位寄存器
✓数据输出寄存器--并行输入/串行 输出移位寄存器
2. 串行通信基本概念
在串行通信时，数据和联络信号使用同一条信号线 来传送，所以收发双方必须考虑解决如下问题： ❖ 波特率---双方约定以何种速率进行数据的发送和接收 ❖ 帧格式---双方约定采用何种数据格式 ❖ 帧同步---接收方如何得知一批数据的开始和结束 ❖ 位同步--- -接收方如何从位流中正确地采样到位数据 ❖ 数据校验--- -接收方如何判断收到数据的正确性 ❖差错处理---收发出错时如何处理 收发双方必须遵守一些共同的通信协议才能解决上述问题。
串行通信适于长距离、中低速通信
并行通信
将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输。
D0 0
D1 1
D2 0
源
D3 1
D4 D5
0 1
D6 1
D7 0
D0 D1 D2 D3 目 D4 的 D5 D6 D7
数据的各位同时由源到达目的地 → 快 多根数据线 → 短距离（远程费用高）
并行通信适于短距离、高速通信
工作方式下。
（8）错误检测 • 传输错误 • 覆盖错误
二、 接口与系统的连接
从结构上，可把接口分为两个部分，其中和 外设相连的接口结构与具体外设的传输要求及数 据格式相关，因此，各接口的该部分互不相同； 而与系统总线相连的部分，各接口结构类似，一 般都包括：
1． 总线收发器和相应的逻辑电路
2． 联络信号逻辑电路
接收端需要一个时钟来测定每一位的
时间长度。
波特率/位传输率---每秒传输的离散信号 的数目/每秒传输的位数。 波特率因子---
I2C总线接口电路设计
I2C总线接口电路设计I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种用于在集成电路之间进行通信的串行总线接口。
它是一种广泛应用于电子系统中的通信协议，可以用于连接各种外部设备，例如传感器、存储器、显示屏等。
在进行I2C总线接口电路的设计时，主要需要考虑以下几个方面：1.电源电压：I2C总线接口电路通常使用3.3V或5V作为电源电压。
选择电源电压需要根据所连接的外部设备的工作电压要求来确定。
2.电路连接：I2C总线一般使用两根线进行通信，即SCL线和SDA线，其中SCL线用于时钟信号，SDA线用于数据信号。
在电路连接方面，需保持SCL和SDA线的长度较短，以减小信号干扰的可能性。
3.电路保护：由于I2C总线通常连接的是外部设备，因此电路中需要加入适当的保护措施，以防止过电压、过电流等情况对电路和设备造成损害。
常用的保护元件包括稳压二极管、保险丝和放电二极管等。
4.信号线驱动：为了保证I2C总线的正常通信，需要对SCL和SDA线进行适当的驱动，以提供足够的信号电平和电流。
常用的信号线驱动器包括晶体管和放大器等。
5.电路滤波：I2C总线通常工作在较高的频率上，因此需要对信号进行滤波处理，以避免高频噪声对通信造成干扰。
常见的滤波元件包括电容和电感等。
6.电路调试：在I2C总线接口电路设计完毕后，需要进行调试和测试。
常见的调试方法包括使用示波器观察信号波形、检查电压和电流等。
总之，I2C总线接口电路设计需要考虑电源电压、电路连接、电路保护、信号线驱动、电路滤波和电路调试等方面的因素。
通过合理设计和调试，可以实现可靠和稳定的I2C总线通信，并连接各种外部设备，提高电子系统的功能和性能。
can通讯接口电路原理
can通讯接口电路原理
CAN（Controller Area Network）通信接口电路原理是一种常
用的串行通信协议，用于在汽车电子系统以及其他工业控制领域中进行数据传输和通信。
其原理如下：
1. 差分信号传输：CAN通信使用差分信号传输，即同时传输
两个信号（CAN_L和CAN_H），分别代表0和1的状态。
这种差分信号传输可以有效地抵抗电磁干扰和噪声，提高通信的可靠性。
2. 线路结构：CAN通信采用双线结构，即CAN_H和CAN_L
两根线，分别用于数据传输和信号接收。
CAN总线上可以连
接多个节点，形成一个总线网络。
3. 帧格式：数据传输使用帧格式，每个帧包含一个标识符、数据、控制域和错误校验码。
标识符用于识别不同的数据包，数据用于传输实际的信息，控制域用于描述帧的类型和数据长度，错误校验码用于检测数据传输的正确性。
4. 碰撞检测：当多个节点同时发送数据时，可能发生碰撞，会导致数据传输错误。
CAN通信使用了非阻塞的仲裁机制，通
过在传输过程中不断检测总线上的信号来解决碰撞问题，高优先级的节点可以在传输过程中抢占总线。
5. 错误检测和纠正：CAN通信使用了CRC（循环冗余校验）
来检测和纠正错误。
每个节点在接收到数据后会进行CRC校验，如果数据错误，则会进行重传。
综上所述，CAN通信接口电路实现了差分信号传输、双线结构、帧格式、碰撞检测和仲裁机制以及错误检测和纠正功能，从而实现了可靠的数据传输和通信。
串行通信及接口电路
串行通信及接口电路1. 串行通信的概念串行通信是一种数据传输的方式，它将数据逐位地按照一定顺序传输，相比于并行通信的方式，串行通信只需使用一个通信线路传输数据。
在串行通信中，每个数据位被顺序发送，并且在接收端被顺序接收和重组。
串行通信的优点是可以节省通信线路的数量，但其传输速度相对较慢。
2. 串行通信的应用串行通信广泛应用于各种领域，包括计算机通信、网络通信、工业控制等。
它可以用于长距离通信，如在局域网或广域网中传输数据。
此外，串行通信还常用于外设与主机之间的通信，如串行口和串行外设之间的通信。
3. 串行通信的协议串行通信的实现需要一定的协议来确保数据的可靠传输。
常见的串行通信协议包括UART（通用异步收发器），SPI（串行外设接口）和I2C（双线串行通信接口）。
这些协议都定义了数据的传输规则、时序要求以及错误处理机制，以确保数据的准确性和完整性。
3.1 UARTUART是一种使用异步传输方式的串行通信协议。
它通过发送方和接收方之间的单个通信线路进行数据传输。
UART协议定义了数据的起始位、数据位、停止位和校验位等信息。
发送端根据这些信息将数据发送给接收端，并且接收端根据这些信息识别数据的边界和校验数据的正确性。
3.2 SPISPI是一种同步传输方式的串行通信协议，它使用一对数据线（Master Out, Slave In - MOSI 和 Master In, Slave Out - MISO）以及时钟线（SCLK）进行通信。
SPI协议由主设备（Master）和从设备（Slave）组成，主设备通过时钟信号控制从设备进行数据传输。
SPI协议定义了数据的传输时序，通过时钟的上升沿和下降沿进行数据采样和传输。
3.3 I2CI2C是一种双线串行通信接口，它使用两条线路（串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL））进行通信。
I2C协议由主设备（Master）和从设备（Slave）组成，主设备通过时钟信号控制从设备进行数据传输。
微机原理与接口技术第11章串行通信.
• GND：信号地 –为所有的信号提供一个公共的参考电平
• CD：载波检测（DCD） –当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，该 引脚向数据终端设备提供有效信号
• RI：振铃指示 –当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚信 号作为电话铃响的指示、保持有效
• 保护地：（机壳地） –起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的使用规 定，连接到设备的外壳或大地
相互转换
标准TTL电平 低电平：0V～0.4V 高电平：＋2.4V～＋5V
②数据通信设备(data communication equipment，DCE)： DCE是对网络设备的统称，该设备为用户设备提供入网的连接 点。自动呼叫/应答设备、调制解调器Modem和其他一些中间设 备均属DCE。
⑶ 信道 信道是传输信息所经过的通道,是连接2个DTE的线路,它包 括传输介质和有关的中间设备。 例： 公用电话线（经交换机接续），普通电话线是模拟信道， 带宽为300～3400Hz，很难直接远距离传输数字信号（0，1信号）
发送移位 寄存器及 其控制
RXD 串 接收 行
外 部 设 备
TXD 发送
⑵ DTE和DCE
①数据终端设备(data terminal equipment，DTE)：是对 属于用户所有联网设备和工作站的统称，它们是数据的源或目 的或者即是源又是目的。例如：数据输入/输出设备，通信处理 机或各种大、中、小型计算机等。DTE可以根据协议来控制通 信的功能。
特点：传输速度快；硬件开销大；只适合近距离传输。
串行通信：串行通信是通过一位一位地进行数据传输来实现通信。 特点：具有传输线少，成本低等优点，适合远距离传送；缺点是
速度慢。
完成串行通信任务的接口称为串行通信接口，简称串行接口。 功能： （1）输入时，完成串行到并行格式转换 （2）输出时，完成并行到串行格式转换。
串行通信
+5V
双向需4条线
TTL 电平
SN75175
SN75174
RS-422A输出驱动器为双端平衡驱动器。如果其中一条 线为逻辑“1”状态，另一条线就为逻辑“0”，比采用单端不 平衡驱动对电压的放大倍数大一倍。差分电路能从地线干扰 中拾取有效信号，差分接收器可以分辨200mV以上电位差。 若传输过程中混入了干扰和噪声，由于差分放大器的作用， 可使干扰和噪声相互抵消。因此可以避免或大大减弱地线干 扰和电磁干扰的影响。RS-422A传输速率（90Kbps）时， 传输距离可达1200米。
RS-485等。
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RS232C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）
RS-485 2线 差分 半双工 1.2KM@9600bps
信号定义
DataA, DataB, GND
接线成本 连接设备数 抗干扰能力 故障诊断
低 (3 线) 32台 强 难
常用接口标准电路
一、RS-232接口电路
C1 DSP UART C2 TXD
+ +
C1+ C1-
V+ VCC
+
C3 +3.3V C5
1 13 1 5
14
25
6
9
2、功能特性
3、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 计 算 机 RXD RTS DSR
各种通信电路的设计与实现
各种通信电路的设计与实现
通信电路的设计与实现需要考虑多个方面的因素，包括通信协议、数据传输速率、传输距离、数据完整性等等。
以下是一些常用的通信电路设计和实现方案：
1.串行通信电路：串行通信电路是一种逐位传输数据的通信方式，它通过一个引脚传输一个比特，可以减少线路数量，降低成本。
串口通信常用于单片机、嵌入式系统和外围设备之间的数据传输。
串行通信电路实现一般需要UART芯片和相关的电路设计。
2.并行通信电路：并行通信电路是一种同时传输多个比特的通信方式，它需要更多的引脚和线路，但它比串行通信更快，传输速率更高。
并行通信电路广泛应用于计算机内部总线和高速网络接口等领域。
3.以太网通信电路：以太网通信电路是一种局域网通信协议，支持数据传输速率从10Mbps 到100Gbps。
以太网通信电路实现需要用到PHY芯片和MAC控制器，还需要设计网络接口和协议栈等软硬件配套。
4.无线通信电路：无线通信电路可以实现长距离、低功耗和移动的通信应用。
无线通信电路包括射频发射器和接收器、天线、滤波器、功率放大器等，它们需要精确的射频电路设计和测试。
5.光通信电路：光通信电路是一种高速、高带宽的通信方式，它通过光电器件将电信号转换为光信号，然后通过光纤传输。
光通信电路需要用到激光器、调制器、光接收器、光纤等光电器件，还需要设计光路和光学电路等。
综上所述，通信电路的设计和实现需要考虑多个因素，包括通信协议、数据传输速率、传输距离、数据完整性等。
设计时需要综合考虑硬件和软件方面的配套，进行精密调试和测试，以保证通信电路的稳定可靠性和优秀性能。
(单片机原理与应用实验)实验12SPI总线接口
本实验介绍SPI总线接口的工作原理、通信原理、接口电路、数据传输操作、 实验过程，以及可能遇到的问题和解决方法，最后总结实验心得。
SPI总线简介
SPI（Serial Peripheral Interface）总线是一种串行通信协议，用于在微控制器和外部设备之间进 行高速、全双工的数据传输。
实验中可能遇到的问题及解决方法
1 通信错误
检查硬件连接和程序逻辑，确保信号线连接正确，程序没有错误。
2 时序问题
调整时钟频率和时钟相位，保证主设备和从设备之间的时序匹配。
总结和实验心得
通过本次实验，我深入了解了SPI总线的工作原理和通信过程，并掌握了如何 使用SPI总线进行数据传输的方法。这对我今后的嵌入式系统开发有很大帮助。
SPI总线通信原理
SPI总线通过四条信号线进行通信，包括时钟信号、主设备输出（MOSI）信号、主设备输入（MISO） 信号以及片选信号（SS）。数据在通信时通过时钟信号同步传输。
SPI总线接口电路
SPI总线接口通常由一个主设备和一个或多个从设备组成。主设备控制通信时 序，并发送和接收数据。从设备响应主设备的操作，并进行数据传输。
SPI总线数据传输操作
数据传输过程包括主设备生成时制。
SPI总线实验过程
1
2. 程序编写
2
编写单片机程序以控制SPI总线的数
据传输。
3
1. 实验准备
连接电路，准备实验所需的器件和材 料。
3. 实验测试
进行SPI总线的数据传输测试，观察 结果和信号波形。
串口电路原理
串口电路，即串行通信接口电路，是一种用于数据传输的电子电路设计，通常指的是RS-232、RS-422、RS-485等标准的串行通信接口。
这些接口主要用于计算机、嵌入式系统以及其他电子设备之间的数据交换。
基本原理：
1. 信号格式：
串行通信是指数据一位接一位地按照时间顺序进行传输，而不是像并行通信那样同时发送多位数据。
在串口电路中，数据通常包括起始位、数据位（一般为5至9位）、奇偶校验位（可选）、停止位（1或2位）。
2. 电平转换：
RS-232标准规定了TTL电平到RS-232电平的转换要求。
TTL电平是逻辑器件常用的0V和+5V（或者3.3V），而RS-232电平则采用了负电压表示逻辑“1”，正电压表示逻辑“0”的非对称方式，例如-12V代表逻辑"1"，+12V代表逻辑"0"。
3. 通信协议：
串口电路还包括握手信号线（如RTS/CTS、DTR/DSR等）以实现设备间的控制和同步。
通过设置合适的波特率（每秒
传输的位数）、数据格式以及握手协议，确保数据正确无误地在两台或多台设备间进行收发。
4. 电气特性：
串口电路需要满足特定的电气规范，如最大数据传输速率、信号的最大电压摆幅、最小接收器输入阈值等。
在实际应用中，串口电路通常由一个UART（通用异步收发传输器）控制器芯片和必要的电平转换电路组成，能够将CPU处理的数据转化为适合电缆传输的电信号，并且可以接收来自电缆的信号并转换回CPU可以理解的数字信号。
双串口ttl电路
双串口ttl电路
双串口TTL电路是指具有两个串行通信接口的电路，通常用于实现设备之间的通信。
在这种电路中，每个串口都可以使用TTL电平（Transistor-Transistor Logic，晶体管-
晶体管逻辑电平）进行数据传输。
TTL电平是一种数字电平，它采用晶体管开关来实现逻
辑状态的高（1）和低（0）。
双串口TTL电路的主要组成部分包括：
1. 串行通信芯片：负责处理串行数据传输，常见的芯片有UART
（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送器）、
SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围接口）等。
2. 电平转换器：负责将串口芯片输出的TTL电平转换为其他电平，如RS-232、RS-
485等，以便与其他设备进行通信。
3. 波特率发生器：用于生成通信所需的波特率，以确保数据传输的稳定性。
4. 控制逻辑：负责控制串口芯片和电平转换器的运作，实现数据的收发和处理。
5. 接口电路：负责连接外部设备，如单片机、DSP、FPGA等。
双串口TTL电路的应用场景包括：
1. 嵌入式系统：用于实现内部各个模块之间的通信。
2. 物联网设备：用于实现设备与云端或其他设备之间的数据传输。
3. 通信模块：用于实现不同通信协议之间的转换和数据传输。
4. 测试仪器仪表：用于实现测试设备之间的通信和数据传输。
总之，双串口TTL电路为设备提供了可靠的通信接口，广泛应用于各种电子设备和系统中。
根据实际需求，可以设计不同功能的电路，以满足各种通信需求。
串行通信
串口是串行接口（serial port）的简称，也称为串行通信接口或COM接口。
串口通信是指采用串行通信协议（serial communication）在一条信号线上将数据一个比特一个比特地逐位进行传输的通信模式。
串口按电气标准及协议来划分，包括RS-232-C、RS-422、RS485等。
1.串行通信在串行通信中，数据在1位宽的单条线路上进行传输，一个字节的数据要分为8次，由低位到高位按顺序一位一位的进行传送。
串行通信的数据是逐位传输的，发送方发送的每一位都具有固定的时间间隔，这就要求接收方也要按照发送方同样的时间间隔来接收每一位。
不仅如此，接收方还必须能够确定一个信息组的开始和结束。
常用的两种基本串行通信方式包括同步通信和异步通信。
1.1串行同步通信同步通信（SYNC:synchronous data communication）是指在约定的通信速率下，发送端和接收端的时钟信号频率和相位始终保持一致（同步），这样就保证了通信双方在发送和接收数据时具有完全一致的定时关系。
同步通信把许多字符组成一个信息组（信息帧），每帧的开始用同步字符来指示，一次通信只传送一帧信息。
在传输数据的同时还需要传输时钟信号，以便接收方可以用时针信号来确定每个信息位。
同步通信的优点是传送信息的位数几乎不受限制，一次通信传输的数据有几十到几千个字节，通信效率较高。
同步通信的缺点是要求在通信中始终保持精确的同步时钟，即发送时钟和接收时钟要严格的同步（常用的做法是两个设备使用同一个时钟源）。
在后续的串口通信与编程中将只讨论异步通信方式，所以在这里就不对同步通信做过多的赘述了。
1.2串行异步通信异步通信（ASYNC:asynchronous data communication），又称为起止式异步通信，是以字符为单位进行传输的，字符之间没有固定的时间间隔要求，而每个字符中的各位则以固定的时间传送。
在异步通信中，收发双方取得同步是通过在字符格式中设置起始位和停止位的方法来实现的。
两个mcu串口通信电路设计
两个mcu串口通信电路设计在电子技术领域，MCU（微控制器）串口通信是一种非常重要的通信方式。
它不仅可以实现设备之间的数据传输，还可以实现设备与计算机之间的通信。
下面我将详细介绍如何设计一个两个MCU串口通信的电路。
首先，我们需要了解MCU串口通信的基本原理。
MCU串口通信是指通过MCU的串行接口进行数据传输的一种通信方式。
它通常包括发送和接收两部分，其中发送部分负责将MCU内部的数据转换为串行信号并发送出去，而接收部分则负责接收外部的串行信号并将其转换为MCU可以识别的数据。
接下来，我们开始设计电路。
首先，我们需要准备两个MCU，一个作为发送端，另一个作为接收端。
然后，我们需要为每个MCU配备一个串行接口，以便它们可以通过串口进行通信。
在硬件连接方面，我们将发送端MCU的TX引脚（发送数据）连接到接收端MCU的RX引脚（接收数据），并将接收端MCU的TX引脚连接到发送端MCU 的RX引脚。
这样，就可以实现两个MCU之间的串口通信了。
在软件编程方面，我们需要为每个MCU编写相应的程序。
对于发送端MCU，我们需要编写一个程序，用于将需要发送的数据转换为串行信号，并通过TX引脚发送出去。
对于接收端MCU，我们需要编写一个程序，用于接收通过RX引脚传来的串行信号，并将其转换为可以被MCU识别的数据。
在实际应用中，我们还需要考虑一些其他因素，如波特率、数据位数、停止位数等。
这些参数都需要根据具体的应用需求来设定。
总的来说，设计一个两个MCU串口通信的电路并不复杂，只需要准备好必要的硬件设备，正确连接好电路，并编写好相关的程序即可。
但需要注意的是，由于串口通信的速度较慢，所以在某些高速数据传输的应用中可能不太适用。
串行通信(UART)教程
RS-232C的接口信号 RS-232C的接口信号 RTS CTS
• 请求发送(Request to send-RTS)——用来表示DTE请求 请求发送(Request send-RTS)——用来表示DTE请求 DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效 DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效 （ON状态），向MODEM请求发送。它用来控制 ON状态），向MODEM请求发送。它用来控制 MODEM是否要进入发送状态。 MODEM是否要进入发送状态。 • 允许发送（Clear to send-CTS）——用来表示DCE准备 允许发送（Clear send-CTS）——用来表示DCE准备 好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应 好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应 信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向 信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向 前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据 线TxD发送数据。 TxD发送数据。 • 这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM 这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM 系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系 统中作发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系 统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号， 统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号， 使其变高。
2、RS-232C的接口信号 RS-232C的接口信号 DSR DTR
• RS-232C规标准接口有25条线，4条数据线、11条控制 RS-232C规标准接口有25条线，4条数据线、11条控制 线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9 线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9根， 它们是： • （1）联络控制信号线： ）联络控制信号线： • 数据装置准备好（Data set ready-DSR)——有效时 数据装置准备好（Data ready-DSR)——有效时 （ON）状态，表明通信装置处于可以使用的状态。 ON）状态，表明通信装置处于可以使用的状态。 • 数据终端准备好(Data set ready-DTR)——有效时（ON） 数据终端准备好(Data ready-DTR)——有效时（ON） 状态，表明数据终端可以使用。 • 这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这 两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不 说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通 信要由下面的控制信号决定。
单片机的swo接口电路
单片机的swo接口电路单片机的swo（Serial Wire Output）接口是一种用于调试和程序下载的串行通信接口。
它通常用于与调试器或编程器进行通信，以便在单片机上运行的程序进行调试和下载。
在单片机开发过程中，swo接口起着非常重要的作用，因此设计一个稳定可靠的swo接口电路是至关重要的。
swo接口电路通常由以下几个部分组成：1. 调试接口电路，用于连接到调试器或编程器的接口电路，通常包括调试器的连接器、电平转换电路和串行通信电路。
2. 单片机引脚，单片机上特定的引脚用于与调试器进行通信，这些引脚需要连接到调试接口电路。
3. 电平转换电路，由于调试器和单片机的工作电压可能不同，因此需要电平转换电路来确保它们之间的通信能够正常进行。
4. 串行通信电路，用于实现swo接口的串行通信电路，通常采用串行通信协议，如SWD（Serial Wire Debug）或JTAG（JointTest Action Group）。
设计swo接口电路时需要考虑以下几点：1. 电气特性，确保电平转换电路能够适配调试器和单片机的工作电压，并且能够提供稳定的电气特性。
2. 信号完整性，在设计串行通信电路时，需要考虑信号完整性，避免信号失真和干扰，以确保通信的可靠性。
3. 稳定性和可靠性，swo接口电路需要具有稳定和可靠的性能，能够在长时间使用中保持良好的通信质量。
总的来说，设计单片机的swo接口电路需要综合考虑电气特性、信号完整性、稳定性和可靠性等因素，以确保swo接口能够稳定可靠地进行调试和程序下载。
同时，随着单片机技术的不断发展，swo接口电路的设计也将不断进行优化和改进，以满足日益复杂的单片机应用需求。
第6章--串行接口及串行通信技术
第 n字 符 帧 8位 数 据
停 奇偶 止 校验 位
D7 0/1 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1
空闲位 111
第 n＋ 1字 符 帧
起
始 位
8位 数 据
0 D0 D1 …
图6.3 异步通信帧格式
第9章 串行接口及串行通信技术
(1) 起始位：在没有数据传送时，通信线上处于逻 辑“1”状态,当信号变为0时表示起始位。
实际用户并不一定用到RS- 232C标准的全部信号 线，常常使用9针非标准连接器替代25针连接器，称 为DB-9。
第9章 串行接口及串行通信技术
方向 到DCE 到DTE 到DTE 到DTE
到DCE 到DCE 到DTE 到DTE 到DCE 到DCE
名称
第2路发送数据 发送时钟
第2路接收数据 接收时钟 未用
例：当约定为奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数 之和应为奇数；当约定为偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1” 的个数之和应为偶数。接收方与发送方的校验装置和方式应一致。接 收字符时，对“1”的个数进行校验，若二者不一致，则说明传输数据 过程中出现了差错。
第9章 串行接口及串行通信技术
同时传送的通信方法，如图6.1所示。 特点：传输控制简单、速度快。但距离长时传输线多，成本高。
2）串行通信 串行通信是指构成信息的二进制字符的各位数据一位一位顺序地
传送的通信方式，如图6.2所示。 特点：传输控制复杂、速度慢，但传输线少，成本低。
第9章 串行接口及串行通信技术
P0.7
微型 计算机 (89C51)
把数字信号转换成模拟信号，然后送到通信线路上去。 2）解调器
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(4) 异步传送时，可产生中止字符（BreakCharacter）； 可产生1、1.5、或2位的停止位；可检测假起始位； 可自动检测和处理中止字符。 (5) 波特率：异步：DC-19.2K；同步：DC-64K。 (6) 全双工、双缓冲器发送和接收。 (7) 差错检测：具有奇偶错、溢出错和帧格式错 奇偶错、 奇偶错 溢出错和帧格式错等差错 检测电路。 (8) 28脚双列直插式封装。 (9) 全部输入输出与TTL电平兼容；单一+5V电源；单一 TTL电平时钟；
设备A 发送器/ 发送器 接收器
Data flow
设备B 接收器/ 接收器 发送器
(3) 全双工（Full Duplex）
特点：能够在两个方向同时进行数据传送。 特点：能够在两个方向同时进行数据传送。
设备A 发送器/ 发送器 接收器
设备B 接收器/ 接收器 发送器
2. 数据传输率 每秒传输的二进制位数，单位为bps（bit per second ）也 称比特率 比特率。 比特率 波特率―――每秒传输的“符号”（也称信号码元— 波特率 “符号” Signal Element）的个数。 例如，每秒传送1个符号 则波特率为1波特 个符号， 波特】 【例如，每秒传送 个符号，则波特率为 波特】
第15章 串行通信及接口电路 章
15.1 串行通信的基本概念
15.1.1 串行通信的特点： 串行通信的特点：
数据在单条1位宽的传输线上按时间先后一位一位地 传送； 节省传输线（优点）； 数据传输率较低（缺点）； 主要适用于长距离、低速率 长距离、 长距离 低速率的通信中。
15.1.2 串行通信涉及的常用术语
÷1，÷ 16，…
N分频 分频 移位脉冲
5.异步方式与同步方式 异步方式与同步方式 (1) 异步方式 异步方式（Asynchronous）：也称“起止同步式”。 串行异步传输数据格式：
第n+1个字符
停止位或 空闲位 1… 1 0 起始位
第n个字符 低位 高位 1/0
空闲位
11…1
0
1/0
5-8位数据位 位数据位
1. 单工、半双工和全双工 数据通信的方向性结构） 单工、半双工和全双工(数据通信的方向性结构 数据通信的方向性结构） (1)单工（Simplex) 特点： 特点：仅能进行一个方向的数据传送
设备A 发送器
Data flow
设备B 接收器
(2) 半双工（Half Duplex） 特点：数据可以在两个方向上进行传送， 特点：数据可以在两个方向上进行传送，但是这种传送 绝不能同时进行。 双向，但不同时】 绝不能同时进行。【双向，但不同时】
SYNDET
RESET
计数器/ 计数器 定时器
图 15.49
8251A的对外接口信号 的对外接口信号
1. 8251A与CPU之间的接口信号 与 之间的接口信号 (1) 复位信号RESET (2) 数据线D7～D0 (3) 读写控制信号 (4) 收发联络信号
8251A的读 8251A的读/写控制真值表 的读/写控制真值表
现在的电话网是模拟通信系统，它是为传输话音信息 而设计的。要在电话网上传送数字信号，必须经过调 调 制和解调。 制和解调 实现调制和解调两个过程的设备称为“调制解调器” （Modulator Demodulator－Modem）
方法： 方法：选取音频范围某一频率的正（余）弦模拟信号 作为载波 载波，用以运载所要传送的数字信号。 载波 用传送的数字信号改变载波信号的幅值、频率或相位 幅值、 幅值 频率或相位， 使之在信道上传送； 到达信道另一端，再将数字信号从载波中取出。
接收时钟
÷1，÷16，÷32 数据输出寄存器
（串行数据输出） TxD 输出移位寄存器
TxC
发送时钟
÷1，÷16，÷32
输出移位脉冲
4. 波特率因子
F（时钟频率）＝波特率因子＊波特率 （时钟频率）＝波特率因子＊ ）＝波特率因子
波特率因子: 数据传输率（波特率）与时钟频率 时钟频率之间的比 波特率因子 （波特率） 时钟频率 例系数. 给定时钟频率，选择不同的波特率因子 波特率因子可得到不同的波特 波特率因子 率。 例如：f = 19.2 kHz，若选波特率因子为16，则波特率 为1200 bps。 若选定波特率因子和波特率，则相应的确定了对时钟频率 时钟频率 的要求。
1200＊16＝19200（时钟频率）→若外部时钟电路的频率F ＝1MHz，需用8253分频，试计算分频系数（8253的计数初 值）＝？ 8253计数初值＝时钟频率／(波特率＊波特率因子) 计数初值＝时钟频率／ 波特率＊波特率因子 计数初值 波特率
8251
外部的 时钟电路 1MHz
8253 CLK OUT 19.2KHz
15.48 8251A 内部
15.5.3 8251A对外接口信号 对外接口信号
8251A是CPU与外设之间的接口电路，其对外的接口信 号可分为两组： 一组是与CPU的接口信号; 另一组是与外设之间的接口信号(参见图15.49)。
CLK D7-D0 DTR DSR M/IO AB 8086 译码 CS C/D RD WR TXRDY TXE RXRDY RD WR 8251A RTS CTS TXD RXD TXC RXC 外设
发
D7-D0
数据总线 缓冲器
发送 并－串 缓冲器 转换
TXD
送 器
RESET CLK C/D RD WR CS DSR DTR CTS RTS
读/写 写 控制逻辑电路
内 部 总 线
发送控制电路
TXRDY TXEMPTY TXC
接 缓冲器 串－并 转换 收
RXD
器
制/ 制 控制电路 控制电路
RXRDY RXC SYNDET
4种相位（0，90，180，270） 每种相位有两种振幅值
900 101 001 1800 110 010 000 011 111 2700 100
→实现 3位/信号码元 调制 位 信号码元
00
波特率系列： ， ， 标准 波特率系列：50，75，110，150，300， ， ， ， 600，1200，…… ， ，
标志 01111110
地址 8位
控制 8位
数据场
CRC 8位
CRC 8位
标志 01111110
15.5 可编程串行通信接口 可编程串行通信接口8251A
Intel 8251A是通用同步/异步收发器USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver/Transmitter） ， 它是专为Intel 微处理器设计的，可用作CPU和串行外 设的接口电路。 15.5.1 8251A的基本性能 8251A的基本性能 (1) 可用于同步和异步传送。 (2) 同步传送：5～8位/字符；内部或外部字符同步； 可自动插入同步字符。 (3) 异步传送： 5～8位/字符；时钟速率为通信速率 的1、16、64倍。
Intel 8251A PROGRAMMABLE COMMUNICATION INTERFACE
Synchronous and Asynchronous Operation Synchronous 5-8 Bit Characters ； Internal or External Character Synchronization； Automatic Sync Insertion Asynchronous 5-8 Bit Characters； Clock Rate-1,16 or 64 Times Baud Rate； Break Character Generation ； 1,1.5, or 2 Stop Bits ； False Start Bit Detection； Automatic Break Detect and Handling； Synchronous Baud Rate －DC to 64K Baud DC Asynchronous Baud Rate －DC to 19.2K Baud Full Duplex, double Buffered, Transmitter and Receiver Error Detection －Parity, Overrun and Framing Fully Compatible with 8080/8085 CPU 28-Pin DIP Package All Inputs and Outputs are TTL Compatible Single + 5V Supply Single TTL Clock
CCITT 信号名
机壳地
101 103 104 105 106 107 102 109 108 125 终
1
发送数据(TXD)
2
接收数据(RXD)
载波检测
3 4 5
Modem就绪( DSR) 请求发送(RTS) 允许发送(CTS)
本 地 Modem Modem
远 程 Modem Modem
计 算
6
CS C/D 0 0 0 0 0 1 0 1 0 × 1 × RD 0 1 0 1 1 × WR 1 0 1 0 1 × 操作 CPU从8251A读数据 CPU往8251A写数据 CPU从8251A读状态 CPU往8251A写控制命令 D7～D0为高阻态 D7～D0为高阻态
2. 8251A与外设之间的接口信号 与外设之间的接口信号 有四个Modem控制信号DTR、DSR、RTS和CTS。 另外还有四个信号，如下所述： (1) 接收器时钟RXC (2) 发送器时钟TXC (3) 接收数据线RXD (4) 发送数据线TXD
信号地(GND)
7 8 20 22
载波检测（CD) 终端就绪(DTR)
电话线
呼叫指示
呼叫指示
图3-5 V.24/RS-232C 信号连接与定时关系