第07章串行通信接口及总线标准
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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。
串行通讯基础与接口技术标准详细课件
RTS：发送请求，输出。当DTE需要向DCE发送数据时，向接收方(DCE)输 出RTS信号。 CTS：发送允许或清除发送，输入。作为“清除发送”信号使用时，由 DCE输出，当CTS有效时，DTE将终止发送(如DCE忙或有重要数据 要回送DTE)；而作为“允许发送”信号使用时，情况刚好相反：当 接收方接收到RTS信号后进入接收状态，接收方准备就绪后向请求发 送方回送CTS信号，发送方检测到CTS有效后，启动发送过程。
同步通信的特点
同步通信的特点是不仅字符内部保持“同步”，而且 字符与字符之间也是同步的。 在这种通信方式下，收/发双方必须建立准确的位定时 信号，也就是收/发时钟的频率必须严格地一致。 每个字符不增加任何附加位，而是连续发送。
串行通信的基本概念
串行通信与并行通信
并行通信：所传送数据的各位同时发送或接收。 串行通信：所传送数据的各位按顺序一位一位地发 送或接收。 并行通信: 速度快,但成本高,传输距离受限; 串行通信: 通信设备简单、便宜，通信线少,传 输距离远,但速度较慢。
收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程）， 才能解决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、 数据校验等问题。 串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根 信号线传送。
在异步通信中，字符数据以图所示的格式一个一个 地传送。在发送间隙，即空闲时，通信线路总是处 于逻辑“1”状态，每个字符数据的传送均以逻辑 “0”开始。
同步通信
同步通信是一种比特同步通信技术，要求发收双方具有同频 同相的同步时钟信号，只需在传送报文的最前面附加特定的 同步字符，使发收双方建立同步，此后便在同步时钟的控制 下逐位发送/接收。同步通信以一个数据块为传输单位，每个 数据块附加1个或2个同步字符，最后以校验字符结束。 同步字符 字符1 字符2 ……
单片机原理及接口技术课后答案第七章
第七章1、什么是串行异步通信，它有哪些作用？答：在异步串行通信中，数据是一帧一帧（包括一个字符代码或一字节数据）传送的，每一帧的数据格式参考书。
通信采用帧格式，无需同步字符。
存在空闲位也是异步通信的特征之一。
2、89C51单片机的串行口由哪些功能部件组成？各有什么作用？答：89C51单片机的串行接口由发送缓冲期SBUF，接收缓冲期SBUF、输入移位寄存器、串行接口控制器SCON、定时器T1构成的波特率发生器等部件组成。
由发送缓冲期SBUF发送数据，接收缓冲期SBUF接收数据。
串行接口通信的工作方式选择、接收和发送控制及状态等均由串行接口控制寄存器SCON控制和指示。
定时器T1产生串行通信所需的波特率。
3、简述串行口接收和发送数据的过程。
答：串行接口的接收和发送是对同一地址（99H）两个物理空间的特殊功能寄存器SBUF进行读和写的。
当向SBUF发“写”命令时（执行“MOV SBUF,A”），即向缓冲期SBUF装载并开始TXD引脚向外发送一帧数据，发送完便使发送中断标志位TI=1。
在满足串行接口接收中断标志位RI（SCON.0）=0的条件下，置允许接收位REN （SCON.4）=1,就会接收一帧数据进入移位寄存器，并装载到接收SBUF中，同时使RI=1。
当发读SBUF命令时（执行“MOV A, SBUF”），便由接收缓冲期SBUF 取出信息通过89C51内部总线送CPU。
4、89C51串行口有几种工作方式？有几种帧格式？各工作方式的波特率如何确定？答：89C51串行口有4种工作方式：方式0（8位同步移位寄存器），方式1（10位异步收发），方式2（11位异步收发），方式3（11位异步收发）。
有2种帧格式：10位，11位方式0：方式0的波特率≌fosc/12(波特率固定为振荡频率1/12)方式2：方式2波特率≌2SMOD/64×fosc方式1和方式3：方式1和方式3波特率≌2SMOD/32×(T1溢出速率)如果T1采用模式2则：5、若异步通信接口按方式3传送，已知其每分钟传送3600个字符，其波特率是多少？答：已知每分钟传送3600个字符，方式3每个字符11位，则：波特率=（11b/字符）×（3600字符/60s）=660b/s6、89C51中SCON的SM2，TB8，RB8有何作用？答：89c51SCON的SM2是多机通信控制位，主要用于方式2和方式3.若置SM2=1，则允许多机通信。
第7章 串行通信接口(SCI)
第7章串行通信接口(SCI)目前几乎所有的台式电脑都带有9芯的异步串行通信口，简称串行口或COM口。
有的台式电脑带有两个串行口，分别称为COM1、COM2口。
大部分的笔记本电脑也带有串行口。
随着USB接口的普及，串行口的地位逐渐变低了。
但是，作为设备间的一种简便的通信方式，在相当长的时间内，串行口还不会消失。
因为简单且常用的串行通信只需要三根线(发送线、接收线和地线)，所以，串行通信可以作为MCU与外界通信的简便方式之一。
大部分嵌入式MCU都具有串行通信接口(Serial Communication Interface，SCI)，掌握SCI的编程是学习MCU的重要内容之一。
本章从掌握规范的SCI基本编程角度讨论串行通信编程，把与芯片型号相关内容和与芯片型号无关内容区别开来，便于读者融会贯通与实际应用。
本章7.1、7.2节是与芯片无关的有关串行通信的通用基础知识，只有理解这些基础知识，才能进行串行通信的应用。
7.3、7.4节阐述GP32芯片的SCI模块的编程方法，在此基础上，重点掌握7.5节给出的编程实例。
注意，在汇编程序中，只有初始化子程序与GP32相关，收发程序在整个08系列中是通用的，在C程序中，只有初始化子程序与GP32相关，收发程序对任何芯片是通用的。
当然，要注意头文件SCI.h相关位的定义。
关于串口程序的测试，最好利用教学资料中提供的PC机方的高级语言源程序进行。
根据自己对高级语言的熟悉程度选用VB、C#、VC或其他高级语言。
实际上，掌握一门PC机方的高级语言编程对嵌入式系统开发是必要的。
7.1异步串行通信的基础知识本节简要概括了串行通信中的通常使用的相关基本概念，为学习MCU的串行接口编程做准备。
对于已经了解这方面知识的读者，可以略读本节。
7.1.1基本概念“位”(bit)是单个二进制数字的简称，是可以拥有两种状态的最小二进制值，分别用“0”和“1”表示。
在计算机中，通常一个信息单位用8位二进制表示，称为一个“字节”(byte)。
串行通信(RS-232,COM口,回路)
串行通讯 物理接口
串行通讯接口(cluster communication port)是遵循RS-232标准的物理接口： (简称COM口，有时候也叫做RS-232接口) • • • 常用的是9管脚DB-9型接口 ，PC上的COM口一般就是这种。 也有25管脚的DB-25型接口，这种接口存在于早期台式机电脑上，目前几乎没有了， 目前台式机或笔记本上的25针接口是并口的(LPT接口)，不要弄错。 最近，8管脚的RJ-45型接口越来越普遍用作COM接口，其管脚分配有两种标准： 1. EIA/TIA-561 标准。 2. Yost 标准。(Yost Serial Device Wiring Standard, 串连设备配线标准, 由Dave Yost 发明, 被广泛使用在Unix计算机上) 此外，还有非标准设备，如接收GPS数据，采用了8针的圆形COM接口。
• •
串行通信 接口标准
串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种： • • • 除EIA-RS-232外，常用物理标准还有EIA-RS-422A、EIA-RS-423A、EIA-RS-485，这 些标准都是在EIA-RS-232的基础上经过改进而形成的。 RS-232 使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易 产生共模干扰，所以抗噪声抗干扰性弱，通常用于15m以内的通信。 在通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 。RS-485 采用平衡发送和差分接 收，因此具有抑制共模干扰的能力，加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至 200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。 RS-422 的电气性能与 RS-485 完全一样。 RS-422 与 RS-485 的区别主要在于： RS-422 有4根信号线，两根发送(Y、Z)、两根接收(A、B)，收与发是分开的，可以同 时收和发(全双工)。而RS-485 只有2根信号线，发送和接收都是A和B，收和发共用两 根线，不能够同时收和发(半双工)。
第7章串行通信及其接口
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7.2.1 串行口的结构
1．串行口控制寄存器SCON •该寄存器的字节地址为98H，可位寻址。SCON 格式如图7-6所示。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
• SC •SM •SM1 •SM2 •REN •TB8 •RB8 •TI
•RI
ON
0
•位
•9F •9E
9D
9C
9B
23
指定两种传输速率中的一种
19
的
13
针
12
脚
9
号
10
未定义，保留供DCE装置测试使用
11
18
25
-
图 7
19 分 离 元 件 电 平 转 换 电 路
（a）MC1488
（b）MC1489
图7-20 MC1488，MC1489引脚
- MC
图 7 21
14 54 07 引 脚
（a） （b）
图 7
……
图7-23 PC机与MCS-51单片机多机通信
表7-5 LCR端口地址
Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0
DL 断线 跟随 EPS PEN STB WL WL
AB 设定 检测
S1
S0
表7-6 WLS1，WLS0两位设置的字长
WLS1（bit1） 0
辅助信道传输速率较主信道低。其余同 3
表
7-4 RS232C
14
16
15
指示被传输的每个bit信息的中心位置
17
24
4
DTE发给DCE
信
5
DCE发给DTE
号
6
线
7.2.1 串行口的结构
1．串行口控制寄存器SCON •该寄存器的字节地址为98H，可位寻址。SCON 格式如图7-6所示。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
• SC •SM •SM1 •SM2 •REN •TB8 •RB8 •TI
•RI
ON
0
•位
•9F •9E
9D
9C
9B
23
指定两种传输速率中的一种
19
的
13
针
12
脚
9
号
10
未定义，保留供DCE装置测试使用
11
18
25
-
图 7
19 分 离 元 件 电 平 转 换 电 路
（a）MC1488
（b）MC1489
图7-20 MC1488，MC1489引脚
- MC
图 7 21
14 54 07 引 脚
（a） （b）
图 7
……
图7-23 PC机与MCS-51单片机多机通信
表7-5 LCR端口地址
Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0
DL 断线 跟随 EPS PEN STB WL WL
AB 设定 检测
S1
S0
表7-6 WLS1，WLS0两位设置的字长
WLS1（bit1） 0
辅助信道传输速率较主信道低。其余同 3
表
7-4 RS232C
14
16
15
指示被传输的每个bit信息的中心位置
17
24
4
DTE发给DCE
信
5
DCE发给DTE
号
6
线
计算机组成原理(第4版)课件第7章 总线(第4版)
33
7.4 总线标准
总线的标准制定通常有两种途径，一 种是由具有权威性的国际标准化组织制定 并推荐使用的，称为正式标准；另一种是 由某个或某几个在业界具有影响力的设备 制造商提出，而又被业内其他厂家认可并 广泛使用的标准，即所谓事实标准，这些 标准可能需要经过一段时间的使用，被厂 商提供给有关组织讨论之后才能成为正式 标准。
8
2.总线事务
通常把在总线上一对设备之间的一次信
息交换过程称为一个“总线事务”，把发出
总线事务请求的部件称为主设备，与主设备
进行信息交换的对象称为从设备。例如CPU
要求读取存储器中某单元的数据，则CPU是
主设备，而存储器是从设备。总线事务类型
通常根据它的操作性质来定义，典型的总线
事务类型有“存储器读”、“存储器写”、
34
7.4.1 系统总线标准
通常，微机的系统总线都做成多个插 槽的形式，各插槽引脚通过总线连在一起。 总线接口引脚的定义、传输速率的设定、 驱动能力的限制、信号电平的规定、时序 的安排以及信息格式的约定等，都有统一 的标准。
35
7.4.1 系统总线标准（续）
1.PC/XT总线
PC/XT总线是早期PC/XT微机所配备 的系统总线，是9位总线标准。
5
7.1 总线概述
总线是一组能为多个部件分时共享的 公共信息传送线路。共享是指总线上可以 挂接多个部件，各个部件之间相互交换的 信息都可以通过这组公共线路传送；分时 是指同一时刻总线上只能传送一个部件发 送的信息。
6
7.1 .1 总线的基本概念
总线采用分时共享技术，当总线空闲 （所有部件都以高阻状态连接在总线上） 时，如果有一个部件要与目的部件通信， 则发起通信的部件驱动总线，发出地址和 数据。其他以高阻状态连接在总线上的部 件如果收到与自己相符的地址信息后，即 接收总线上的数据。发送部件完成通信后， 将总线让出（输出变为高阻态）。
7.4 总线标准
总线的标准制定通常有两种途径，一 种是由具有权威性的国际标准化组织制定 并推荐使用的，称为正式标准；另一种是 由某个或某几个在业界具有影响力的设备 制造商提出，而又被业内其他厂家认可并 广泛使用的标准，即所谓事实标准，这些 标准可能需要经过一段时间的使用，被厂 商提供给有关组织讨论之后才能成为正式 标准。
8
2.总线事务
通常把在总线上一对设备之间的一次信
息交换过程称为一个“总线事务”，把发出
总线事务请求的部件称为主设备，与主设备
进行信息交换的对象称为从设备。例如CPU
要求读取存储器中某单元的数据，则CPU是
主设备，而存储器是从设备。总线事务类型
通常根据它的操作性质来定义，典型的总线
事务类型有“存储器读”、“存储器写”、
34
7.4.1 系统总线标准
通常，微机的系统总线都做成多个插 槽的形式，各插槽引脚通过总线连在一起。 总线接口引脚的定义、传输速率的设定、 驱动能力的限制、信号电平的规定、时序 的安排以及信息格式的约定等，都有统一 的标准。
35
7.4.1 系统总线标准（续）
1.PC/XT总线
PC/XT总线是早期PC/XT微机所配备 的系统总线，是9位总线标准。
5
7.1 总线概述
总线是一组能为多个部件分时共享的 公共信息传送线路。共享是指总线上可以 挂接多个部件，各个部件之间相互交换的 信息都可以通过这组公共线路传送；分时 是指同一时刻总线上只能传送一个部件发 送的信息。
6
7.1 .1 总线的基本概念
总线采用分时共享技术，当总线空闲 （所有部件都以高阻状态连接在总线上） 时，如果有一个部件要与目的部件通信， 则发起通信的部件驱动总线，发出地址和 数据。其他以高阻状态连接在总线上的部 件如果收到与自己相符的地址信息后，即 接收总线上的数据。发送部件完成通信后， 将总线让出（输出变为高阻态）。
常见的串行通讯接口标准
% ’’ %
总第 #1 卷 第 2’2 期
电测与仪表
A7E"#1 +7"2’2 ?OI" ’33!
’33! 年 第 2 期
FE9GHIJGKE 69K>LI9:9MH N 5M>HIL:9MHKHJ7M
!"#
示。
功能特性
常只使用“ 信号地” 、 “ 发送数据” 和“ 接收数据” 等信 号线来建立信息传输， 如图 # 所示。
（ 在 $%&’#’( 的基础上对信号线做了 调 整 ， !）
图!
经 6789: 进行双向串行通讯接口联接
（ #） $%&2’’? 标准插针数为 #0 根。 （ 传速率可达 !36= ; >。 2） （ 接收器输入灵敏度为@’33:A 。 4） 驱 动 器 输 出 为 @’A （ 带负载） 或 @-A （ 无负 （ -） 载） ， 接收器输入电平可低到@’33:A。
$%&’#’( 接 口 的 主 要 信 号 线 及 功 能 如 表 ! 所
表!
插针号 名称
!"4 $%&’#’( 接口标准存在的问题 $%&’#’( 接口主要信号线
插针号 名称 功能 数据建立就绪 信号接地 载波检测 数据终端准备就绪 振铃指示
（ !）由于 $%&’#’( 标准受到电容允许值的约 束， 其传输距离一般不超过 !4 米。 （ 当信号距 ’） $%&’#’( 标 准 要 求 信 号 地 共 用 ， 离较大时， 会使电平偏移较大， 将发生逻辑错误。 （ #） $%&’#’( 在 电 平 转 换 时 采 用 的 是 单 端 输 入 ; 输出， 传输过程中噪声的干扰， 会使信号发生畸 变， 故抗干扰能力差。 （ 2） $% &’#’( 标 准 的 最 高 数 据 传 输 速 率 为
串行通信接口详细
串行通信接口详细
2 发送时钟与接受时钟 发送端与接受端要用时钟来决定每一位对应的时间长 度。
3 波特因子 发送时钟与接受时钟可以是标准波特率的16倍，32 倍或64倍，这个倍数就称为波特因子。
串行通信接口详细
（七）串行接口标准
一、EIA-RS-232接口标准
由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程 传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。 在串 行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设 备可以方便地连接起来进行通讯。 RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在 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。它的全名是“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”.该标准规定采 用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号 内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。适合的数传 率：0～20Kbps。 串行通信接口详细
3.RS-232C接口信号的定义。见书134表5.2 。 25线：数据线4条（2，3，14，16） 控制线11条（4，5，6，8，12，13，19，20，22，23） 定时信号线3条（15，17，24） 地线2条（1，7） 备用5条（9，10，11，18，25） 未定义
串行通信接口详细
异步通信信息格式
串行通信接口详细
同步 信息
同步 信息
数 数…数 校 校 据1 据2 … 据n 验1 验2
同步通信信息格式
串行通信接口详细
（六）串行通讯的几个基本概念 1. 波特率：
并行通信中，传输速率是以每秒多少字节来表示的， 串行通信中，是用每秒钟传送的位数（Bit /s)即波特率来表示。 因此： 1波特=1 bit/s （位/秒） 常用的标准波特率：110，300，1K（1000），1.2K （1200），2.4K（2400），4.8K（4800），9.6K（9600）， 19.2K（19200），56K（56000）
2 发送时钟与接受时钟 发送端与接受端要用时钟来决定每一位对应的时间长 度。
3 波特因子 发送时钟与接受时钟可以是标准波特率的16倍，32 倍或64倍，这个倍数就称为波特因子。
串行通信接口详细
（七）串行接口标准
一、EIA-RS-232接口标准
由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程 传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。 在串 行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设 备可以方便地连接起来进行通讯。 RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在 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。它的全名是“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”.该标准规定采 用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号 内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。适合的数传 率：0～20Kbps。 串行通信接口详细
3.RS-232C接口信号的定义。见书134表5.2 。 25线：数据线4条（2，3，14，16） 控制线11条（4，5，6，8，12，13，19，20，22，23） 定时信号线3条（15，17，24） 地线2条（1，7） 备用5条（9，10，11，18，25） 未定义
串行通信接口详细
异步通信信息格式
串行通信接口详细
同步 信息
同步 信息
数 数…数 校 校 据1 据2 … 据n 验1 验2
同步通信信息格式
串行通信接口详细
（六）串行通讯的几个基本概念 1. 波特率：
并行通信中，传输速率是以每秒多少字节来表示的， 串行通信中，是用每秒钟传送的位数（Bit /s)即波特率来表示。 因此： 1波特=1 bit/s （位/秒） 常用的标准波特率：110，300，1K（1000），1.2K （1200），2.4K（2400），4.8K（4800），9.6K（9600）， 19.2K（19200），56K（56000）
lin接口
17 第7章 LIN总线
<车上网 > 络技术 络技术>
18
第7章 LIN总线
<车上网 > 络技术 络技术>
这样的通讯机制带来了非常理想的效果： ·系统灵活性：在LIN网络中可以直接增加节 点而不需要对其它从机节点的硬件和软件进行 修改； ·报文路由： 报文的内容由标识符定义； ·广播： 多个节点可以同时接收一个单独的报 文帧，并对报文作出反应。
一个完整的报文帧如图所示。
图 LIN报文帧 第7章 LIN总线
15
报文帧
<车上网 > 络技术 络技术>
一个报文帧由一个帧头（由主机任务模块提 供）和一个响应帧（由从机任务模块提供）组 成。帧头包括一个同步间隔场(SYNCH BREAK FIELD)、 一个同步场(SYNCH FIELD)和一个 标识符场。报文帧的用途由标识符唯一定义， 约定的从机任务根据标识符提供相关的响应帧 并发送到总线上（如图2、图3所示），响应帧 由2、4或8字节的数据场(DATA FIELD)和一个 校验和场(CHECKSUM FIELD)组成。对这个标 识符相联的数据感兴趣的从机任务将接收响应 帧，校验和检验通过后对数据进行处理。
第7章 LIN总线：用于车体控 制的总线标准
� � �
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7.1 概述 7.2 LIN数据传输 7.3 LIN在汽车中的应 用
1
第7章 LIN总线
第7章考考你
�
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7-1.lIN车载网络最大的特点是什么？ � 协议简单、成本低、速率低 � 7-2.几个重要数值： Lin网最多节点数 16； 最大传输距离 40m；总线端电阻典型值主节 点1kΩ、从节点 30 kΩ � 7-3.LIN主、从节点结构？ � 7-4.LIN在汽车中的应用举例？
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第7章 LIN总线
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这样的通讯机制带来了非常理想的效果： ·系统灵活性：在LIN网络中可以直接增加节 点而不需要对其它从机节点的硬件和软件进行 修改； ·报文路由： 报文的内容由标识符定义； ·广播： 多个节点可以同时接收一个单独的报 文帧，并对报文作出反应。
一个完整的报文帧如图所示。
图 LIN报文帧 第7章 LIN总线
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报文帧
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一个报文帧由一个帧头（由主机任务模块提 供）和一个响应帧（由从机任务模块提供）组 成。帧头包括一个同步间隔场(SYNCH BREAK FIELD)、 一个同步场(SYNCH FIELD)和一个 标识符场。报文帧的用途由标识符唯一定义， 约定的从机任务根据标识符提供相关的响应帧 并发送到总线上（如图2、图3所示），响应帧 由2、4或8字节的数据场(DATA FIELD)和一个 校验和场(CHECKSUM FIELD)组成。对这个标 识符相联的数据感兴趣的从机任务将接收响应 帧，校验和检验通过后对数据进行处理。
第7章 LIN总线：用于车体控 制的总线标准
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7.1 概述 7.2 LIN数据传输 7.3 LIN在汽车中的应 用
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第7章 LIN总线
第7章考考你
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7-1.lIN车载网络最大的特点是什么？ � 协议简单、成本低、速率低 � 7-2.几个重要数值： Lin网最多节点数 16； 最大传输距离 40m；总线端电阻典型值主节 点1kΩ、从节点 30 kΩ � 7-3.LIN主、从节点结构？ � 7-4.LIN在汽车中的应用举例？
微机总线及IO接口标准
– 2. 接口标准
接口标准是外设接口的规范，包括接口信号线定义、信号 传输速率、传输方向、拓扑结构，以及电气特性和机械特性等。
2021年6月23日
第9页
微机原理与接口技术
7.1概述
第7章 微机总线及I/O接口标准
7.1.2 接口和接口标准
– 3．接口标准分类
传统的串行/并行接口标准。 通用外设接口标准。 外存储设备接口标准。 图形显示器接口标准。 测试仪器接口标准。
I O R ：I/O读命令，输出线，低电平有效，用来把选中的 I/O设备的数据读到数据总线上。
IO W ：I/O写命令，输出线，低电平有效，用来把数据总 线上的数据写入被选中的I/O端口。
2021年6月23日
第14页
微机原理与接口技术
7.2系统总线标准
第7章 微机总线及I/O接口标准
7.2.1 ISA总线
2021年6月23日
第10页
微机原理与接口技术
7.1概述
第7章 微机总线及I/O接口标准
7.1.3 总线标准与接口标准的特点
– 1．总线标准的特点
公用性，同时挂接多种不同类型的功能模块。 在机箱内以总线扩展插槽形式提供使用。 一般为并行传输。 定义的信号线多，且齐全，包括分离的数据、地址和控
7.2系统总线标准
第7章 微机总线及I/O接口标准
7.2.3 PCI-E局部总线
– 1．PCI-E总线的主要特点
使用了串行差分技术 可扩展带宽模式 内建时钟与8b/10b 编码
2021年6月23日
第20页
微机原理与接口技术
7.2系统总线标准
第7章 微机总线及I/O接口标准
7.2.3 PCI-E局部总线
RESET：系统复位信号，输出线，高电平有效。
接口标准是外设接口的规范，包括接口信号线定义、信号 传输速率、传输方向、拓扑结构，以及电气特性和机械特性等。
2021年6月23日
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7.1概述
第7章 微机总线及I/O接口标准
7.1.2 接口和接口标准
– 3．接口标准分类
传统的串行/并行接口标准。 通用外设接口标准。 外存储设备接口标准。 图形显示器接口标准。 测试仪器接口标准。
I O R ：I/O读命令，输出线，低电平有效，用来把选中的 I/O设备的数据读到数据总线上。
IO W ：I/O写命令，输出线，低电平有效，用来把数据总 线上的数据写入被选中的I/O端口。
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7.2系统总线标准
第7章 微机总线及I/O接口标准
7.2.1 ISA总线
2021年6月23日
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微机原理与接口技术
7.1概述
第7章 微机总线及I/O接口标准
7.1.3 总线标准与接口标准的特点
– 1．总线标准的特点
公用性，同时挂接多种不同类型的功能模块。 在机箱内以总线扩展插槽形式提供使用。 一般为并行传输。 定义的信号线多，且齐全，包括分离的数据、地址和控
7.2系统总线标准
第7章 微机总线及I/O接口标准
7.2.3 PCI-E局部总线
– 1．PCI-E总线的主要特点
使用了串行差分技术 可扩展带宽模式 内建时钟与8b/10b 编码
2021年6月23日
第20页
微机原理与接口技术
7.2系统总线标准
第7章 微机总线及I/O接口标准
7.2.3 PCI-E局部总线
RESET：系统复位信号，输出线，高电平有效。
7.1串行通信基本知识7.2串行口及应用7.3RS-232标准接口总...
第七章 89C51串行口及串行 通信技术
7.1 串行通信基本知识 7.2 串行口及应用 7.3 RS-232标准接口总线及串行通信硬
件设计 7.4 89C51与89C51点对点异步通信 7.5 89C51与PC机间通信
7.1 串行通信基本知识
7.1.1 基本概念
一、通信：
计算机的CPU与外部设备之间常常要进行信息 交换；计算机与计算机之间也往往要交换信息， 所有这些信息交换均称为通信。
五、信号的调制与解调
当异步通信的距离在30米以内时．则计算机 之间可以直接通信。而当传输距离较远时，通常 是用电话线进行传送，由于电话线的带宽限制以 及信号传送中的衰减，会使位信号发生明显的畸 变。所以，在这种情况下，发送时要用调制器把 数字信号转换为模拟信号，并加以放大再传送， 这个过程称为调制。在接收时，再用解调器检测 此模拟信号，并把它转换成数字信号再送入计算 机，这个过程称为解调。
二、通信方式：
1. 并行通信：
数据的各位同时进行传送的方式。
一个并行数据占多少位二进制数，就需要多少 根传输线。特点是通信速度快，但传输线多，成 本高，只适合近距离传送信息，一般通信距离应 小于30米。
2、串行通信：
数据是一位一位按顺序传送的方式。
优点是仅需一到两根传输线，故在长距离传 送数据时，比较经济。但由于它每次只能传送 一位，所以，传送速度较慢。
7.1.3 串行通信的过程及通信协议
一、串-并转换与设备同步
1. 串-并转换 串行通信是将计算机内部的并行数据转换成串 行数据，通过一根通信线传送出去；并将串行接 收数据再转换成并行数据送到计算机中。
2. 设备同步 设备同步对通信双方的两个共同要求： （1）通信双方必须采用统一的编码方法； （2）通信双方必须产生相同的传送速率。
7.1 串行通信基本知识 7.2 串行口及应用 7.3 RS-232标准接口总线及串行通信硬
件设计 7.4 89C51与89C51点对点异步通信 7.5 89C51与PC机间通信
7.1 串行通信基本知识
7.1.1 基本概念
一、通信：
计算机的CPU与外部设备之间常常要进行信息 交换；计算机与计算机之间也往往要交换信息， 所有这些信息交换均称为通信。
五、信号的调制与解调
当异步通信的距离在30米以内时．则计算机 之间可以直接通信。而当传输距离较远时，通常 是用电话线进行传送，由于电话线的带宽限制以 及信号传送中的衰减，会使位信号发生明显的畸 变。所以，在这种情况下，发送时要用调制器把 数字信号转换为模拟信号，并加以放大再传送， 这个过程称为调制。在接收时，再用解调器检测 此模拟信号，并把它转换成数字信号再送入计算 机，这个过程称为解调。
二、通信方式：
1. 并行通信：
数据的各位同时进行传送的方式。
一个并行数据占多少位二进制数，就需要多少 根传输线。特点是通信速度快，但传输线多，成 本高，只适合近距离传送信息，一般通信距离应 小于30米。
2、串行通信：
数据是一位一位按顺序传送的方式。
优点是仅需一到两根传输线，故在长距离传 送数据时，比较经济。但由于它每次只能传送 一位，所以，传送速度较慢。
7.1.3 串行通信的过程及通信协议
一、串-并转换与设备同步
1. 串-并转换 串行通信是将计算机内部的并行数据转换成串 行数据，通过一根通信线传送出去；并将串行接 收数据再转换成并行数据送到计算机中。
2. 设备同步 设备同步对通信双方的两个共同要求： （1）通信双方必须采用统一的编码方法； （2）通信双方必须产生相同的传送速率。
各种标准串行通讯接口.ppt
(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。
13.1.1 各种标准串行通讯接口
一、 RS-232C接口 二、 RS-422A接口 三、 RS-485接口 四、 20mA电流环串行接口
五、 各种串行接口性能比较
传输特点
电气特性
电平转换
13.1.1 各种标准串行通讯接口
一、RS-232C接口 RS-232是由美国电子工业协会（EIA）于1962年制定 的标准。定义数据终端设备（DTE）和数据通讯设备 （DCE）之间的串行接口标准。
U1
19 XTAL1 18 XTAL2
9 RST
29 30 31
PSEN ALE EA
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
80C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
图13-12是一个由集成芯片构成的20mA电流环接口线路图。
距离可达1000米
发送方
接收方
五、 各种串行接口性能比较 现将RS-232C、RS-422A、RS-485、20mA电流环各串行接口性
能列在表13-5中，以便比较。 P343
13.1.2 MCS-51单片机双机串行通讯接口
一、 双机通讯硬件接口设计 根据MCS-51的双机通讯距离，抗干扰性的要求，可选择TTL电
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。
13.1.1 各种标准串行通讯接口
一、 RS-232C接口 二、 RS-422A接口 三、 RS-485接口 四、 20mA电流环串行接口
五、 各种串行接口性能比较
传输特点
电气特性
电平转换
13.1.1 各种标准串行通讯接口
一、RS-232C接口 RS-232是由美国电子工业协会（EIA）于1962年制定 的标准。定义数据终端设备（DTE）和数据通讯设备 （DCE）之间的串行接口标准。
U1
19 XTAL1 18 XTAL2
9 RST
29 30 31
PSEN ALE EA
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
80C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
图13-12是一个由集成芯片构成的20mA电流环接口线路图。
距离可达1000米
发送方
接收方
五、 各种串行接口性能比较 现将RS-232C、RS-422A、RS-485、20mA电流环各串行接口性
能列在表13-5中，以便比较。 P343
13.1.2 MCS-51单片机双机串行通讯接口
一、 双机通讯硬件接口设计 根据MCS-51的双机通讯距离，抗干扰性的要求，可选择TTL电
7-07常用串行通信接口标准
4
RS-232C双机通信接口
RS-232C双机通信接口电路
5
RS-232C双机通信接口
MAX232A的引脚
MAX232A的内部结构及外部元件 6
RS-422A通信接口
RS-422A标准： 差分传输，共4线，全双工， 最大传输率为10Mbit/s， 最大传输距离可达1219m。
SN75174：TTL电平到RS-422A电平转换芯片； SN75175：RS-422A电平到TTL电平转换芯片。 MAX422:TTL电平/RS-422A电平转换芯片
SN75176， MAX485 ：TTL电平/RS-485电平转换芯片。
9
RS-485串行通信接口
RS-485双机通信接口电路
10
RS-485串行通信接口
PC机与多片单片机串行通信接口电路
11
串行通信设计需要考虑的问题 （1）由数据传输速率确定采用的串行通信接口标准； （2）确定通信的波特率； （3）确定通信协议； （4）通信线建议选双绞线。
RS-485 半双工 差分 10M bit/s 1219m 强 一对双绞线
TTL电平通信接口
如果两个单片机相距较短（在1.5m之内），串口可直接相连。
3
RS-232C双机通信接口
RS-232C标准： 规定电缆长度限定在≤15m 最高数传速率为20kbit/s。 逻辑“1”： -3～-15V； 逻辑“0”： ＋3～＋15V。 如双机通信距离在1.5m ~15m之间时，且传输速率不高， 可用RS-232C标准接口实现点对点的双机通信 。
常用串行通信接口标准
Harbin Institute of Technology
1
常用串行接口比较
RS-232C双机通信接口
RS-232C双机通信接口电路
5
RS-232C双机通信接口
MAX232A的引脚
MAX232A的内部结构及外部元件 6
RS-422A通信接口
RS-422A标准： 差分传输，共4线，全双工， 最大传输率为10Mbit/s， 最大传输距离可达1219m。
SN75174：TTL电平到RS-422A电平转换芯片； SN75175：RS-422A电平到TTL电平转换芯片。 MAX422:TTL电平/RS-422A电平转换芯片
SN75176， MAX485 ：TTL电平/RS-485电平转换芯片。
9
RS-485串行通信接口
RS-485双机通信接口电路
10
RS-485串行通信接口
PC机与多片单片机串行通信接口电路
11
串行通信设计需要考虑的问题 （1）由数据传输速率确定采用的串行通信接口标准； （2）确定通信的波特率； （3）确定通信协议； （4）通信线建议选双绞线。
RS-485 半双工 差分 10M bit/s 1219m 强 一对双绞线
TTL电平通信接口
如果两个单片机相距较短（在1.5m之内），串口可直接相连。
3
RS-232C双机通信接口
RS-232C标准： 规定电缆长度限定在≤15m 最高数传速率为20kbit/s。 逻辑“1”： -3～-15V； 逻辑“0”： ＋3～＋15V。 如双机通信距离在1.5m ~15m之间时，且传输速率不高， 可用RS-232C标准接口实现点对点的双机通信 。
常用串行通信接口标准
Harbin Institute of Technology
1
常用串行接口比较
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控制符 8位
数据场
CRC 校 验CRC 校 验 标 志 符 字 符 1 字 符 2 01111110
(d) HDLC数据格式
数 据 场 CRC 校 验 字 符 1CRC 校 验 字 符 2
(e) 外同步格式
同步传送数据格式 (a) 单同步数据格式；(b) 双同步数据格式；(c) SDLC数据格式;
(d) HDLC数据格式；(e) 外同步格式
同 步 字 符 同1 步 字 符 2数 据 场 CRC 校 验 字 符 1CRC 校 验 字 符 2
标志符 地址符 01111110 8 位
标志符 地址符 01111110 8 位
(b) 双同步数据格式
数据场
CRC 校 验CRC 校 验 标 志 符 字 符 1 字 符 2 01111110
(c) SDLC数据格式
⑵ 同步方式传送的字符没有起始位和停止位，它不是用 起始位表示字符的开始，收发双方的同步方法可分为
外同步法和内同步法。外同步法是在发送数据之前向接收 端发送一串时钟脉冲，接收端按这个时钟频率调整自己 的时序，使接收时钟频率锁定在接收到的时钟频率上， 并作为同步时钟来接收数据。内同步法是接收端从接收 到的数据信息波形本身提取同步的方法。 ⑶ 同步通信协议分为面向字符和面向比特两种。 ⑷同步通信时，字符数据不允许有空隙。当线路空闲或 没有字符可发送时，可发送收、发双方约定的同步字符。 ⑸ 同步通信传输效率高，适合于快速、大量数据的传送。
同步通信的时钟定时方法
时钟 （发送时钟与接 收时钟完全同步）
发送方在时钟信号的下降沿发送字节 接收方在时钟信号的上升沿接收字节
数据（62H） 0
1
1
0
0
0
1
0
MSB
LSB
同步传输先发送高位(MSB)
同 步 字 符 数 据 场 CRC 校 验 字 符 1CRC 校 验 字 符 2
(a) 单同步数据格式
三、同步通信协议
1、同步方式通信的特点 ⑴ 异步方式中并不要求收、发两端对传输数据的每一位
均保持同步，而仅要求在一个字符的起始位后，使其中 的每一位同步。而同步方式通信则要求对传送数据的每 一位都必须在收、发两端严格保持同步，即所谓“位同步” 。因此，同步方式中，收、发两端需用同一个时钟源作 为时钟信号。
SYN是同步字符，每帧开始有若干个SYN。接收端一 • 旦检测到同步字符SYN，就知道一帧开始了。 • SOH（Start of Header）表明标题的开始，称为序始符。 • 标题中可以包括源地址、目的地址和路由指标等信息。 • STX（Start of Text）称为文始符，标志着传送数据正
主要用于近距离、高速率通信（打印机等）
7.1.2 两种串行通信
异步串行通信 ASYNC(Asynchronous Data Communication)
同步串行通信 SYNC(Synchronous Data Communication)
一、异步串行通信
字符
起始位 (start
bit)
校验位 停止位
使用公共时钟
发送方
接收方
外同步格式
用一根同步时钟线 来同步收发数据
面向字符
公共时钟
单同步格式 双同步格式
内同步格式
由传输的数据中
携带同步信息 面向位型
通过调制解调器 从数据流中提出 同步信号，用锁 相技术获得。
同步数据链路控制规程SLDC字符的同步通信协议BSC的帧格式 该协议以若干字符组成一个信息块一起发送，一个信
息块称为一帧，用一些特殊定义的字符来定界一帧的开 始、结束和分隔不同的段以及控制整个信息交换过程。 此种协议的一般帧格式如图8.21所示。
⑵ 特殊定义的字符
SYN SYN SOH 标题 STX 数据块 ETB或ETX 块校验
一组数据的各位同时进行传输 一组数据一位一位进行传输
D7 1 D6 01 D5 01 D4 1 D3 10 D2 1 D1 01 D0 01
10 0 1 0 0
D5 D4 D3 D2 D1 D0
联络信号线
优点：速度快，控制简单
优点：连线少 缺点：传输速率较低
缺点：连接线多，易受干扰 主要用于长距离、低速率通信 不适合远距离传输。 两个串口等
帧格式错误(Frame error)
异步传输的时钟定时方法
发送方利用内部时钟来决定什么时候发送每个 位
接收方检测开始信号的下降沿，然后利用 它的内部时钟从每一位的中间接收该位
数据 （61H）
位
起始位 1 0
0
0
0
1
1
0 停止位
LSB
MSB
异步传输先发送低位 (LSB)
上一张 返回
二、同步串行通信SYNC(Synchronous Data Communication)
2、同步通信协议概述
如上所说，同步通信协议可分为两类： ⑴ 面向字符的同步通信协议，这类协议目前有两种： ① BM—国际标准化组织ISO提出的基本型同步通信协 议；
② BSC —IBM公司提出的二进制同步通信协议。 ⑵ 面向比特的同步通信协议
① HDLC —国际标准化组织ISO提出的高级链路控制协 议；
② SDLC —IBM公司提出的同步数据链路控制协议； ③ ADCCP —美国国家标准化协会ANSI提出的先进数 据通信协议； ④ X.25 第二级—国际电报电话咨询委员会CCITT提出 的协议； ⑤ DDCMP— 美国DEC公司提出的数字数据通信信息协议。
3、面向字符的同步通信协议
这种协议较早在二十世纪60年代就开始发展，目前仍在 使用，其典型代表是IBM公司提出的二进制同步通信协议 BSC，下面简单介绍一下这种通信协议。
第七章串行通信接口及总线标准
第7章 串行通信接口及总线标准
• 7.1 串行通信的基本概念 • 7.2 串行通信的物理标准 • 7.3 可编程串行通信接口芯片INS8250 • 7.4 PC系列微机的异步串行通信适配器及其
编程
7.1 串行通信的基本概念
7.1.1 并行通信和串行通信
并行通信
串行通信
数据位(data bit)
(parity (stop bit) bit)
空闲位
1 0 0/1 0/1 … 0/1 0/1 1 1 1
低位
高位
双方使用本地时钟
问题：1、波特率(baud rate): 每秒传输码元的个数，称~
2、帧(frame)格式：
奇偶校验错误(Parity error)
3、错误检测： 溢出错误(Overrun error)