单片机第10章 S12串行通信接口模块
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《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识 字节区分
在串行异步通信中，根据起始位和停止位来区分每个传送字节。 【1帧（Frame）】从起始位开始到停止位结束的时间间隔。 【数据格式】起始位+8位数据位+1～2位停止位。空闲状态为“1”。 【最少停止位数目】两个被发送的数据之间至少应相隔1位、1.5位或2位 的停止位。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识
奇偶校验（Parity Check）
【校验方法】奇校验、偶检验。 【奇校验】 ➨ 判断数据位中1的个数是否为奇数。 ➨ 【校验位的形成】确保发送的数据位中1的个数为奇数。 如果字符数据位中“1”的数目是偶数，校验位设置为“1” 。 如果“1”的数目是奇数，校验位设置为“0”。 ➨ 【计算方法】将数据位的各位进行“异或”运算，再将结果与“1”进行 “异或”运算。
10.1 SCI模块概述
【串行异步通信接口】
工控机的标准配置是4个RS-232接口，也可以通 过串口卡扩展更多的串行通信接口。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
【串行异步通信接口】
绝大部分MCU都具有SCI接口，主要用于与其他计算机或设备之间通信。 几个独立的MCU可以通过SCI形成串行通信网络。
10.1.1 串行异步通信基础知识 奇偶校验（Parity Check）
检测数据完整性的一种方法，通过计算数据中“1”的个数是奇数还是偶 数来判断数据的正确性。
字符奇偶校验（Character Parity Checking）称为垂直冗余检查 （Vertical Redundancy Checking ，VRC）。 【奇偶校验原理】在发送的数据位之后增加一个奇偶校验位，使字符中 “1”的个数为奇数或偶数。接收方测试接收数据中1或0的数目，重新计 算奇偶校验位，并与数据中附带的奇偶校验位比较，确定是否出现误码。
如果“1”的数目是奇数，校验位设置为“1”。
➨ 【计算方法】将数据位的各位进行“异或”运算，再将结果与“0”进行 “异或”运算。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识 奇偶校验（Parity Check）
【错码】由于数据通信中的数据位只能是1或0，如果一个数据出现1位 错误，那么1的数目将由奇数变为偶数（或者由偶数变为奇数）。 【奇偶校验优缺点】只能检测出传输过程中的1位误码，不能检出2位及 2位以上的误码，且没有办法确定哪一位出错，因而不能纠错。发现错 误后，只能要求重发。但由于奇偶校验的方法简单，而且1位误码的概 率远大于2位误码的概率，因此，这种方法仍得到广泛使用。 【其他校验方法】循环冗余码校验（Cyclic Redundancy Check，CRC）。
基于HCS12的嵌入式系统设计
第10章 S12串行通信接口模块
合肥工业大学 机械与汽车工程学院 滕 勤 2014.4
第10章 S12串行通信接口模块
本章内容
10.1 SCI模块概述
10.2 SCI模块的结构和特点
10.3 SCI模块的工作原理
10.4 SCI模块寄存器及设置
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识
传输距离
MCU中的SCI接口采用+5V/0V的正逻辑，即+5V电平表示逻辑“1”，0V电 平表示逻辑“0”。这种电平信号传输距离有限，适用于板内数据传输。
对于设备间的传输，必须根据异步串行通信标准，转换成不同的信号。
开始通信时，信号线为空闲（逻辑1），当检测到由1→0的跳变时，开始 对“接收时钟”计数。
送。
【同步串行通信】收、发双方在同一时钟
源的控制下进行数据的接收和发送。
异步串行通信通过一个硬件接口SCI
（Serial Communications Interface ） 来实现。
《基于HCS12的嵌入式系统设Байду номын сангаас》
并行通信与串行通信
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口
RS-232-C总线标准
RS-232-C包括一个主通道和一个辅助通道。大多数情况下主要使用主通 道，仅需1根发送线、1根接收线及1根地线即可实现全双工通信。
【RS232C串口通信接线方法（三线制）】接收针脚（或线）与发送针脚 （或线）彼此交叉相连，信号地对应相接。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识
【基本问题】
数据的表示方式
每个字节的区分
位传输速率
传输距离
通信错误的校验
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识 数据格式
SCI是一种采用NRZ数据格式的异步串行通信接口。 【通信术语NRZ】Standard Non-Return-Zero Mask/Space Data Format， 即“标准不归零传号/空号数据格式”。 【“不归零”的含义】用负电平表示一种二进制数值，正电平表示另一 种二进制数值，不使用零电平。 【Mask/Space（传号/空号）】 分别表示两种状态的物理名称， 逻辑名称为1/0。
RS是英文“推荐标准”的缩写 232为标识号 C表示修改次数
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口
RS-232-C总线标准
RS-232-C总线接口设有25根信号线，实际只用22根线，采用标准25芯D 型插头座（DB25），后来简化为9芯D型插座（DB9）。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口
RS-232-C总线标准
RS-232总线标准最初是为远程数据通信而制订的串行通信物理接口标准， 1970年，由美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association） 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。 【标准名称】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
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识 奇偶校验（Parity Check）
【偶校验】 ➨ 判断数据位中1的个数是否为偶数。 ➨ 【校验位的形成】确保发送的数据位中1的个数为偶数。 如果字符数据位中“1”的数目是偶数，校验位设置为“0” 。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识 位传输速率 串行通信每一位数据占据一个固定的时间长度。
【位长（Bit Length）】发送一位数据的持续时间（Bit Duration）。
【位传输速率】单位时间内传送的数据位数。用波特率描述， 即每秒钟发送或接收的二进制数据位数（bps）。 若发送一位数据的时间为t，则波特率为1/t。
MAX232芯片输入/输出引脚分类与基本接法。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口
RS-232电平转换电路
【电荷泵电路】由1、2、3、 4、5、6引脚和4个电容构成， 由电荷泵电路升压，产生 RS-232电平所需的+12V和12V电源。 【数据转换通道】由13、12、 11、14引脚构成第一数据通 道。由8、9、10、7引脚构 成第二数据通道。
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
【串行异步通信接口】
由于不支持热插拔，且传输速率较低，特别是随着USB接口的普及，大 部分笔记本电脑已经取消了RS-232接口，但台式计算机通常仍保留一个 RS-232接口。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
【串行异步通信接口】
在计算机系统内部，SCI称为COM口，外部遵循RS-232通信标准，称为RS232接口，用一个9针连接器连接。
【应用】连接键盘、鼠标、外置Modem、摄像头、读卡器、条形码扫描器 和写字板等设备，目前多用于工控和测量设备以及部分通信设备。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口 RS-232电平转换电路 MAX232芯片引脚图和引脚定义
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口 RS-232电平转换电路 MAX232芯片内部包含两组电平转换电路。
按照通信距离，串行通信分为近程方式和远程方式。 ➨ 【近程方式】距离小于15m（50ft）的近距离通信，采用RS-232负逻辑 电平。 ➨ 【远程方式】距离大于15m的长距离通信，采用20mA电流环或RS-422、 RS-485差分电压信号。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
【串行通信】
数据按顺序逐位传送的通信方式。
【类型】异步通信（Asynchronous Communication）和同步通信
（Synchronous Communication）。
【异步串行通信】收、发双方分别用各自的时钟源来控制数据的接收和发
DB9-DB9：2-3，3-2，5-5
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口
RS-232-C总线标准
RS-232-C标准规定，其驱动器负载为3～7kΩ，允许有2500pF的电容负载， 通信距离受到双绞线上分布电容的限制。例如，采用150pF/m的通信电缆 时，最大传送距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以适当 增加。 RS-232采取不平衡传输方式，即单端信号传送，存在共地噪声和不能抑 制共模干扰等问题，也限制了传输距离，一般用于20m以内的通信，最高 速率为20kb/s。 RS-232-C标准规定的数据传输速率为50、75、100、150、300、600、 1200、2400、4800、9600、19200 bps。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口 RS-232电平转换电路 接线图
【供电】从15和16脚为芯片 提供5V电源。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1.2 RS-232串行通信接口 串口通信的接收过程
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第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口 RS-232电平转换电路
RS-232标准采用负逻辑电平。 用-15V～-3V之间的任意电平表示逻辑“1”（通常为-12V～-5V）； 用+3V～+15V电平表示逻辑“0”（通常为+5V～+12V）。 采用RS-232-C总线接口通信时，必须外接电平转换器。目前最常用的是 单一+5V供电的MAX232芯片。
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识 字节区分
在串行异步通信中，根据起始位和停止位来区分每个传送字节。 【1帧（Frame）】从起始位开始到停止位结束的时间间隔。 【数据格式】起始位+8位数据位+1～2位停止位。空闲状态为“1”。 【最少停止位数目】两个被发送的数据之间至少应相隔1位、1.5位或2位 的停止位。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识
奇偶校验（Parity Check）
【校验方法】奇校验、偶检验。 【奇校验】 ➨ 判断数据位中1的个数是否为奇数。 ➨ 【校验位的形成】确保发送的数据位中1的个数为奇数。 如果字符数据位中“1”的数目是偶数，校验位设置为“1” 。 如果“1”的数目是奇数，校验位设置为“0”。 ➨ 【计算方法】将数据位的各位进行“异或”运算，再将结果与“1”进行 “异或”运算。
10.1 SCI模块概述
【串行异步通信接口】
工控机的标准配置是4个RS-232接口，也可以通 过串口卡扩展更多的串行通信接口。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
【串行异步通信接口】
绝大部分MCU都具有SCI接口，主要用于与其他计算机或设备之间通信。 几个独立的MCU可以通过SCI形成串行通信网络。
10.1.1 串行异步通信基础知识 奇偶校验（Parity Check）
检测数据完整性的一种方法，通过计算数据中“1”的个数是奇数还是偶 数来判断数据的正确性。
字符奇偶校验（Character Parity Checking）称为垂直冗余检查 （Vertical Redundancy Checking ，VRC）。 【奇偶校验原理】在发送的数据位之后增加一个奇偶校验位，使字符中 “1”的个数为奇数或偶数。接收方测试接收数据中1或0的数目，重新计 算奇偶校验位，并与数据中附带的奇偶校验位比较，确定是否出现误码。
如果“1”的数目是奇数，校验位设置为“1”。
➨ 【计算方法】将数据位的各位进行“异或”运算，再将结果与“0”进行 “异或”运算。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识 奇偶校验（Parity Check）
【错码】由于数据通信中的数据位只能是1或0，如果一个数据出现1位 错误，那么1的数目将由奇数变为偶数（或者由偶数变为奇数）。 【奇偶校验优缺点】只能检测出传输过程中的1位误码，不能检出2位及 2位以上的误码，且没有办法确定哪一位出错，因而不能纠错。发现错 误后，只能要求重发。但由于奇偶校验的方法简单，而且1位误码的概 率远大于2位误码的概率，因此，这种方法仍得到广泛使用。 【其他校验方法】循环冗余码校验（Cyclic Redundancy Check，CRC）。
基于HCS12的嵌入式系统设计
第10章 S12串行通信接口模块
合肥工业大学 机械与汽车工程学院 滕 勤 2014.4
第10章 S12串行通信接口模块
本章内容
10.1 SCI模块概述
10.2 SCI模块的结构和特点
10.3 SCI模块的工作原理
10.4 SCI模块寄存器及设置
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识
传输距离
MCU中的SCI接口采用+5V/0V的正逻辑，即+5V电平表示逻辑“1”，0V电 平表示逻辑“0”。这种电平信号传输距离有限，适用于板内数据传输。
对于设备间的传输，必须根据异步串行通信标准，转换成不同的信号。
开始通信时，信号线为空闲（逻辑1），当检测到由1→0的跳变时，开始 对“接收时钟”计数。
送。
【同步串行通信】收、发双方在同一时钟
源的控制下进行数据的接收和发送。
异步串行通信通过一个硬件接口SCI
（Serial Communications Interface ） 来实现。
《基于HCS12的嵌入式系统设Байду номын сангаас》
并行通信与串行通信
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口
RS-232-C总线标准
RS-232-C包括一个主通道和一个辅助通道。大多数情况下主要使用主通 道，仅需1根发送线、1根接收线及1根地线即可实现全双工通信。
【RS232C串口通信接线方法（三线制）】接收针脚（或线）与发送针脚 （或线）彼此交叉相连，信号地对应相接。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识
【基本问题】
数据的表示方式
每个字节的区分
位传输速率
传输距离
通信错误的校验
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识 数据格式
SCI是一种采用NRZ数据格式的异步串行通信接口。 【通信术语NRZ】Standard Non-Return-Zero Mask/Space Data Format， 即“标准不归零传号/空号数据格式”。 【“不归零”的含义】用负电平表示一种二进制数值，正电平表示另一 种二进制数值，不使用零电平。 【Mask/Space（传号/空号）】 分别表示两种状态的物理名称， 逻辑名称为1/0。
RS是英文“推荐标准”的缩写 232为标识号 C表示修改次数
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口
RS-232-C总线标准
RS-232-C总线接口设有25根信号线，实际只用22根线，采用标准25芯D 型插头座（DB25），后来简化为9芯D型插座（DB9）。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口
RS-232-C总线标准
RS-232总线标准最初是为远程数据通信而制订的串行通信物理接口标准， 1970年，由美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association） 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。 【标准名称】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
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识 奇偶校验（Parity Check）
【偶校验】 ➨ 判断数据位中1的个数是否为偶数。 ➨ 【校验位的形成】确保发送的数据位中1的个数为偶数。 如果字符数据位中“1”的数目是偶数，校验位设置为“0” 。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.1 串行异步通信基础知识 位传输速率 串行通信每一位数据占据一个固定的时间长度。
【位长（Bit Length）】发送一位数据的持续时间（Bit Duration）。
【位传输速率】单位时间内传送的数据位数。用波特率描述， 即每秒钟发送或接收的二进制数据位数（bps）。 若发送一位数据的时间为t，则波特率为1/t。
MAX232芯片输入/输出引脚分类与基本接法。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口
RS-232电平转换电路
【电荷泵电路】由1、2、3、 4、5、6引脚和4个电容构成， 由电荷泵电路升压，产生 RS-232电平所需的+12V和12V电源。 【数据转换通道】由13、12、 11、14引脚构成第一数据通 道。由8、9、10、7引脚构 成第二数据通道。
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
【串行异步通信接口】
由于不支持热插拔，且传输速率较低，特别是随着USB接口的普及，大 部分笔记本电脑已经取消了RS-232接口，但台式计算机通常仍保留一个 RS-232接口。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
【串行异步通信接口】
在计算机系统内部，SCI称为COM口，外部遵循RS-232通信标准，称为RS232接口，用一个9针连接器连接。
【应用】连接键盘、鼠标、外置Modem、摄像头、读卡器、条形码扫描器 和写字板等设备，目前多用于工控和测量设备以及部分通信设备。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口 RS-232电平转换电路 MAX232芯片引脚图和引脚定义
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口 RS-232电平转换电路 MAX232芯片内部包含两组电平转换电路。
按照通信距离，串行通信分为近程方式和远程方式。 ➨ 【近程方式】距离小于15m（50ft）的近距离通信，采用RS-232负逻辑 电平。 ➨ 【远程方式】距离大于15m的长距离通信，采用20mA电流环或RS-422、 RS-485差分电压信号。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
【串行通信】
数据按顺序逐位传送的通信方式。
【类型】异步通信（Asynchronous Communication）和同步通信
（Synchronous Communication）。
【异步串行通信】收、发双方分别用各自的时钟源来控制数据的接收和发
DB9-DB9：2-3，3-2，5-5
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口
RS-232-C总线标准
RS-232-C标准规定，其驱动器负载为3～7kΩ，允许有2500pF的电容负载， 通信距离受到双绞线上分布电容的限制。例如，采用150pF/m的通信电缆 时，最大传送距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以适当 增加。 RS-232采取不平衡传输方式，即单端信号传送，存在共地噪声和不能抑 制共模干扰等问题，也限制了传输距离，一般用于20m以内的通信，最高 速率为20kb/s。 RS-232-C标准规定的数据传输速率为50、75、100、150、300、600、 1200、2400、4800、9600、19200 bps。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口 RS-232电平转换电路 接线图
【供电】从15和16脚为芯片 提供5V电源。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1.2 RS-232串行通信接口 串口通信的接收过程
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第10章 S12串行通信接口模块
10.1 SCI模块概述
10.1.2 RS-232串行通信接口 RS-232电平转换电路
RS-232标准采用负逻辑电平。 用-15V～-3V之间的任意电平表示逻辑“1”（通常为-12V～-5V）； 用+3V～+15V电平表示逻辑“0”（通常为+5V～+12V）。 采用RS-232-C总线接口通信时，必须外接电平转换器。目前最常用的是 单一+5V供电的MAX232芯片。