电子系统设计与实践第九讲单片机通信技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电子系统设计与实践
目前不少电子系统都是以微处理器（单片机）为核心，而微处理器 往往通过I2C、SPI、CAN等通信接口同外围电路连接起来，以实现 复杂的电路功能；目前主流的微处理器除拥有I2C、SPI、UART外， 还集成有CAN、LIN、USB、EtherCAT等通信接口。
电子系统设计与实践
一、微处理器通信介绍 1、单片机通信分类 （1）按总线方式分 总线型，如CAN、RS485、I2C、SPI 非总线型，如RS232、USB （2）按工作模式分 全双工，如SPI 半双工，RS232 单工,单收或单发，如OneWire
可以进行数据通讯了。 7 ：RTS:请求发送；此脚由计算机来控制，用以通知Modem马上传送数据
至计算机；否则，Modem将收到的数据暂时放入缓冲区中。 8 ：CTS: 清除发送；此脚由Modem控制，用以通知计算机将欲传的数据
送至Modem。 9 ：RI : Modem通知计算机有呼叫进来，是否接听呼叫由计算机决定。
SP485 芯片引脚图
电子系统设计与实践 RS485:
电子系统设计与实践
UART传输距离: RS-232距离？ RS232只能传输15米 RS485距离？ RS485最远可以传输1200米。 UART传输速率: RS-232:最高256 Kb/s RS-485:最高10 Mb/s 实际传输速率跟传输距离有关
电子系统设计与实践
COM口是PC上异步串行通信口的简写。由于 历史原因，IBM的PC外部接口配置为RS232， 成为实际上的PC界默认标准。所以，现在PC 机的COM口均为RS232。
电子系统设计与实践
通用异步通信数据格式：
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、
电子系统设计与实践
（5）按隔离方式分 光耦隔离，高速光耦 变压器隔离，用铁氧体高频变压器
电子系统设计与实践
2、单片机常用通信接口 UART
RS232, RS485 I2C SPI OneWire LIN CAN USB EtherCAT
二、单片机通信接口
（一）、UART
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用异步收发器
电子系统设计与实践
UART是通用异步收发器的英文缩写，它包括了RS232、 RS449、RS423、RS422和RS485等接口标准规范和总线标准规 范，即UART是异步串行通信接口的总称。 而RS232、RS449、 RS423、RS422与RS485等是对应各种异步串行通信口的接口标 准和总线标准，它规定了通信口的电气特性、传输速率、连接 特性和接口的机械特性等内容。实际上是属于通信网络中的物 理层（最底层）的概念，与通信协议没有直接关系。而通信协 议，是属于通信网络中的数据链路层（上一层）的概念。
电子系统设计与实践
RS485:
Receiver output
Receiver output enable (低电平有效)
Driver output enable (高电平有效) Driver input
4.75V<Vcc<5.25V
Driver output / Receiver input Inverting Driver output / Receiver input NonInverting
8等，构成一个字符。 奇偶校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶
校验)或奇数(奇校验)，以此来校验数据传送的正确性。 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数据传送。
电子系统设计与实践
波特率：
串行通信每秒传输码位(bit)数 一般：115200、19200、9600、4800、1200 单位：bps
电子系统设计与实践
（3）按传输速率分 低速率，数十KB/S以下，如RS232 中速率，数百KB以上，如I2C ，RS485，CAN 高速率，数MB/S以上，如USB,SPI,以太网 （4）按传输距离分 近 距 离 （ 芯 片 间 ） ， 数 十 厘 米 内 ， 如 I2C 、 SPI 、 OneWire 中距离，十几米内，如RS232、USB，LIN 远距离，RS485达1200米，CAN十公里
VIH>=2V；VIL<=0.8V) MAX3232 3.3V电源 RS232电平输出(±6.6V)
电子系统设计与实践
2. 其他传输电平标准
在工业环境中更好的抗噪性和更远的传输距离是一 个很大的优点。 RS422 全双工差分传输 2对信号线 最多10个设备 RS485 半双工差分传输 1对信号线 最多32个设备
3 ：TXD:此引脚将计算机的数据发送给外部设备；在你使用Modem时，你 会发现TXD指示灯在闪烁，说明计算机正在通过TXD引脚发送数据。
4 ：DTR:数据终端就绪；当此引脚高电平时，通知Modem可以进行数据传 输，计算机已经准备好。
5 ：GND:逻辑地。 6 ：DSR:数据设备就绪；此引脚高电平时，通知计算机Modem已经准备好，
电子系统设计与实践
串口DB9：
DB-9
RS232连接方式:
最少三线链接 TXD、RXD、GND
RxD （2） TxD （3） GND （5）
串口DB9引脚定义
1wenku.baidu.com：DCD :载波检测。主要用于Modem通知计算机其处于在线状态，即 Modem检测到拨号音，处于在线状态。
2 ：RXD:此引脚用于接收外部设备送来的数据；在你使用Modem时，你会 发现RXD指示灯在闪烁，说明RXD引脚上有数据进入。
电子系统设计与实践
1. RS232 RS232电平标准：
为什么要这样设置电平？
电子系统设计与实践
RS232与TTL比较：
可以延长传输线 提高抗干扰能力 RS232是非差分传输方式 注意:RS232只能一对一通信!!!
电子系统设计与实践
TTL、RS232转换芯片：
MAX232 5V电源 RS232电平输出（±10V） (TTL Vcc：5V；VOH>=2.4V；VOL<=0.5V；
目前不少电子系统都是以微处理器（单片机）为核心，而微处理器 往往通过I2C、SPI、CAN等通信接口同外围电路连接起来，以实现 复杂的电路功能；目前主流的微处理器除拥有I2C、SPI、UART外， 还集成有CAN、LIN、USB、EtherCAT等通信接口。
电子系统设计与实践
一、微处理器通信介绍 1、单片机通信分类 （1）按总线方式分 总线型，如CAN、RS485、I2C、SPI 非总线型，如RS232、USB （2）按工作模式分 全双工，如SPI 半双工，RS232 单工,单收或单发，如OneWire
可以进行数据通讯了。 7 ：RTS:请求发送；此脚由计算机来控制，用以通知Modem马上传送数据
至计算机；否则，Modem将收到的数据暂时放入缓冲区中。 8 ：CTS: 清除发送；此脚由Modem控制，用以通知计算机将欲传的数据
送至Modem。 9 ：RI : Modem通知计算机有呼叫进来，是否接听呼叫由计算机决定。
SP485 芯片引脚图
电子系统设计与实践 RS485:
电子系统设计与实践
UART传输距离: RS-232距离？ RS232只能传输15米 RS485距离？ RS485最远可以传输1200米。 UART传输速率: RS-232:最高256 Kb/s RS-485:最高10 Mb/s 实际传输速率跟传输距离有关
电子系统设计与实践
COM口是PC上异步串行通信口的简写。由于 历史原因，IBM的PC外部接口配置为RS232， 成为实际上的PC界默认标准。所以，现在PC 机的COM口均为RS232。
电子系统设计与实践
通用异步通信数据格式：
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、
电子系统设计与实践
（5）按隔离方式分 光耦隔离，高速光耦 变压器隔离，用铁氧体高频变压器
电子系统设计与实践
2、单片机常用通信接口 UART
RS232, RS485 I2C SPI OneWire LIN CAN USB EtherCAT
二、单片机通信接口
（一）、UART
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用异步收发器
电子系统设计与实践
UART是通用异步收发器的英文缩写，它包括了RS232、 RS449、RS423、RS422和RS485等接口标准规范和总线标准规 范，即UART是异步串行通信接口的总称。 而RS232、RS449、 RS423、RS422与RS485等是对应各种异步串行通信口的接口标 准和总线标准，它规定了通信口的电气特性、传输速率、连接 特性和接口的机械特性等内容。实际上是属于通信网络中的物 理层（最底层）的概念，与通信协议没有直接关系。而通信协 议，是属于通信网络中的数据链路层（上一层）的概念。
电子系统设计与实践
RS485:
Receiver output
Receiver output enable (低电平有效)
Driver output enable (高电平有效) Driver input
4.75V<Vcc<5.25V
Driver output / Receiver input Inverting Driver output / Receiver input NonInverting
8等，构成一个字符。 奇偶校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶
校验)或奇数(奇校验)，以此来校验数据传送的正确性。 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数据传送。
电子系统设计与实践
波特率：
串行通信每秒传输码位(bit)数 一般：115200、19200、9600、4800、1200 单位：bps
电子系统设计与实践
（3）按传输速率分 低速率，数十KB/S以下，如RS232 中速率，数百KB以上，如I2C ，RS485，CAN 高速率，数MB/S以上，如USB,SPI,以太网 （4）按传输距离分 近 距 离 （ 芯 片 间 ） ， 数 十 厘 米 内 ， 如 I2C 、 SPI 、 OneWire 中距离，十几米内，如RS232、USB，LIN 远距离，RS485达1200米，CAN十公里
VIH>=2V；VIL<=0.8V) MAX3232 3.3V电源 RS232电平输出(±6.6V)
电子系统设计与实践
2. 其他传输电平标准
在工业环境中更好的抗噪性和更远的传输距离是一 个很大的优点。 RS422 全双工差分传输 2对信号线 最多10个设备 RS485 半双工差分传输 1对信号线 最多32个设备
3 ：TXD:此引脚将计算机的数据发送给外部设备；在你使用Modem时，你 会发现TXD指示灯在闪烁，说明计算机正在通过TXD引脚发送数据。
4 ：DTR:数据终端就绪；当此引脚高电平时，通知Modem可以进行数据传 输，计算机已经准备好。
5 ：GND:逻辑地。 6 ：DSR:数据设备就绪；此引脚高电平时，通知计算机Modem已经准备好，
电子系统设计与实践
串口DB9：
DB-9
RS232连接方式:
最少三线链接 TXD、RXD、GND
RxD （2） TxD （3） GND （5）
串口DB9引脚定义
1wenku.baidu.com：DCD :载波检测。主要用于Modem通知计算机其处于在线状态，即 Modem检测到拨号音，处于在线状态。
2 ：RXD:此引脚用于接收外部设备送来的数据；在你使用Modem时，你会 发现RXD指示灯在闪烁，说明RXD引脚上有数据进入。
电子系统设计与实践
1. RS232 RS232电平标准：
为什么要这样设置电平？
电子系统设计与实践
RS232与TTL比较：
可以延长传输线 提高抗干扰能力 RS232是非差分传输方式 注意:RS232只能一对一通信!!!
电子系统设计与实践
TTL、RS232转换芯片：
MAX232 5V电源 RS232电平输出（±10V） (TTL Vcc：5V；VOH>=2.4V；VOL<=0.5V；