串行接口介绍
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。
pci 串行口
pci 串行口PCI 串行口：简介、使用和功能概述PCI（Peripheral Component Interconnect）串行口是一种用于连接计算机主板和外部设备的接口，它提供了一种机制来传输串行数据。
它在计算机领域中被广泛使用，特别是在通信和控制领域。
本文将介绍PCI串行口的基本原理、使用方法以及其在计算机领域中的功能。
PCI串行口的工作原理PCI串行口基于PCI总线规范设计，它是一种全面采用串行通信方式的接口。
与传统的并行通信接口不同，PCI串行口在传输数据时只使用一个线路，通过不断地将比特位按顺序发送来传输数据。
这种串行通信方式相对于并行通信方式具有更高的传输速度和更稳定的信号质量。
PCI串行口通过使用特定的协议对数据进行封装和解封装，从而实现数据的传输和接收。
PCI串行口的使用方法PCI串行口可在计算机主板上直接插入适配器卡来完成接口的扩展。
通常情况下，PCI串行口适配器卡具有一个或多个串行接口，供用户使用。
当我们需要使用PCI串行口时，我们只需将适配器卡插入计算机主板上的PCI插槽，并通过操作系统驱动程序来配置和使用串行接口。
在使用PCI串行口时，我们通常需要编写相应的软件代码来控制串行接口的工作。
这些代码可以使用专门的串行通信库来编写，库中通常包含了一些常用的串行通信函数，如发送数据、接收数据、配置串口参数等。
通过调用这些函数，我们可以实现与外部设备的串行通信。
PCI串行口的功能PCI串行口在计算机领域中具有广泛的应用和功能。
它可以用于与各种外部设备进行串行通信，如打印机、调制解调器、工业仪器等。
通过与这些设备的串行通信，计算机可以实现数据的输入、输出和控制，从而实现各种功能。
除了与外部设备的通信，PCI串行口还可以用于计算机之间的串行通信。
例如，我们可以使用PCI串行口将两台计算机连接起来，通过串行通信的方式实现数据的传输和共享。
这种方式在许多应用中都有广泛的应用，如计算机网络、文件传输等。
串行通信接口SCI
串行通信分为同步通信和异步通信。
串行通信接口都具有发送引脚TXD和接收引脚RXD，它们是TTL平电。
如果要利用这两个引脚与外界实行异步通信，必须将TTL电平转化为RS-232电平。
SCI是一种全双工异步串行通信接口，主要用于MCU与其他计算机或设备之间的通信，几个独立的MCU也能通过SCI实现串行通信，形成网络。
从编程角度看，先设定好波特率，通信格式，是否校验，是否允许中断等。
接着发送数据时，先检查相应的标志位是否允许发送数据，如果可以，则把数据放入SCI数据寄存器即可，剩下的工作芯片自动完成：将数据从SCI数据寄存器送到发送移位寄存器，硬件驱动将发送移位寄存器里的数据按规定发送到发送引脚TXD，供对方接收。
接收时，数据逐位从接收引脚RXD进入到接收移位寄存器，当收到一个完整字节时，芯片会自动将数据送到SCI数据寄存器，并置相应的标志位，我们就可以根据标志位的情况来读取数据了。
SCIBDH:TNP[1:0]：发送窄脉冲位。
此位的设定与SCI传送的脉冲对应关系如下表：SCIBDL:SBR[12:0]：波特率设定位当IREN=0时，SCI波特率=SCI总线时钟/（16*SBR[12:0]）当IREN=1时，SCI波特率=SCI总线时钟/（32*SBR[12:1]）SCICR1:控制寄存器1（当AMAP=0时有效）LOOPS：循环模式选择位。
LOOPS=0时，为正常模式。
LOOPS=1时，为自发自收模式，在此模式下，RXD引脚与SCI内部断开，内部发送数据直接作为接收的输入，用于测试。
接收器的输入由RSRC位决定。
SCISWAI：当SCISWAI=0时，SCI可以在等待模式下工作。
当SCISWAI=1时，SCI 不可以在等待模式下工作。
RSRC：当LOOPS=1时，RSRC位决定接收移位寄存器接收数据的来源。
RSRC=1，RXD引脚与SCI模块断开，SCI用TXD引脚来发送及接收。
RSRC=0时，发送器的输出作为接收器的输入。
串口
与并口区别
• 串口形容一下就是一条车道，而并口就是 有8个车道同一时刻能传送8位（一个字节） 数据。但是并不是说并口快，由于8位通道 之间的互相干扰，传输时速度就受到了限 制。而且当传输出错时，要同时重新传8个 位的数据。串口没有干扰，传输出错后重 发一位就可以了。所以要比并口快。串口 硬盘就是这样被人们重视的。
• 目前较为常用的串口有9针串口（DB9）和 25针串口（DB25），通信距离较近时 (<12m)，可以用电缆线直接连接标准 RS232端口(RS422,RS485较远)，若距离 较远，需附加调制解调器（MODEM）或其 他相关设备。最为简单且常用的是三线制 接法，即地、接收数据和发送数据三脚相 连，下面涉及到最为基本的接法，且直接 用RS232相连。
• 上面是对微机标准串行口而言的，还有许多非标准设备， 如接收GPS数据或电子罗盘数据，只要记住一个原则：接 收数据针脚（或线）与发送数据针脚（或线）相连，彼此 交叉，信号地对应相接。 • 3.串口调试中要注意的几点： • 不同编码机制不能混接，如RS232C不能直接与RS422接 口相连，市面上专门的各种转换器卖，必须通过转换器才 能连接 • 串口调试时，准备一个好用的调试工具，如串口调试助手、 串口精灵等，有事半功倍之效果； • 强烈建议不要带电插拨串口，否则串口易损坏。 • 对于大型的工控和测量设备，建议使用光电耦合器来隔离 设备，具体的耐压值根据实际需求来确定。
• • • • • • • • • • • • •
（2）RS232C串口通信接线方法（三线制） 首先，串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现：同一个串口 的接收脚和发送脚直接用线相连，两个串口相连或一个串口和多个串口相连 同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连对9针串口和25针串口，均是2与 3直接相连 两个不同串口（不论是同一台计算机的两个串口或分别是不同计算机的串口） 串口连机线 DB9-DB9 2-3,3-2,5-5 DB25-DB25 2-3,3-2,7-7 DB9-DB25 2-2,3-3,5-7 DB9-DB25串口转接线 2-3,3-2,5-7
《单片机串行接口》课件
目录
CONTENTS
• 单片机串行接口概述 • 单片机串行接口的硬件结构 • 单片机串行接口的编程实现 • 单片机串行接口的调试与测试 • 单片机串行接口的应用实例
01
CHAPTER
单片机串行接口概述
定义与特点
定义：单片机串行接口是指单片机与其 他设备或系统之间进行串行通信的接口 。
示波器
用于测量信号的波形和参数，如电压、频率等。
逻辑分析仪
用于分析单片机的串行接口信号，以便于调试和 测试。
串行接口的性能评估
传输速率
评估串行接口的传输速度，确保满足应用需 求。
误码率
评估数据传输的准确性，确保数据传输无误 码。
兼容性
评估串行接口与其他设备的兼容性，以便于 与其他设备进行通信。
05
串行接口的中断处理
中断请求
当串行接口接收到数据或发生错误时，会产生 中断请求信号。
中断服务程序
在中断服务程序中，根据中断类型执行相应的 处理操作，如数据接收或错误处理。
中断优先级
根据实际情况，为不同的中断类型分配不同的优先级，以确保重要中断得到及 时处理。
04
CHAPTER
单片机串行接口的调试与测 试
为了提高数据传输的准确性，可以选择奇校验或偶校 验方式。
串行数据的发送与接收
发送数据
将要发送的数据按照串行 协议打包，并通过串行接 口发送出去。
接收数据
从串行接口接收数据，并 根据协议进行解析，提取 出有用的信息。
数据缓冲
为了提高数据传输的效率 ，可以设置数据缓冲区， 以暂存待发送或待处理的 数据。
单片机串行接口的硬件结构
串行接口的电路组成
串行口工作原理
串行口工作原理
串行口是一种用于数据传输的硬件接口，它可以将数据逐个比特地传输。
串行口工作的基本原理是将需要传输的数据按照一定的规则进行分割，并以连续的比特序列的形式进行传输。
在串行口的工作过程中，数据被分成一个个比特，然后按照事先约定好的规则，依次传输给接收端。
这个规则包括了每个比特的位宽、传输的顺序以及同步的方式等等。
通常情况下，串行口使用的是异步传输方式，也就是说，传输时不需要事先进行时钟同步，而是在数据的起始位置插入起始位和校验位来提供同步信息。
在串行口的数据传输过程中，发送端按照一定的时序将数据比特逐个发送给接收端。
接收端按照相同的时序依次接收每个比特，并通过解码、校验等操作恢复原始数据。
为了保证数据的准确性，通常还会在传输过程中加入差错检测和纠错机制，例如CRC校验等。
串行口的工作原理与并行口不同，串行口通过逐个比特的方式传输数据，相比之下，串行口在传输速率上可能会受到一定的限制。
但是串行口的传输距离相对较长，传输线路简单，而且可以灵活选择传输速率，因此在许多应用场景下得到了广泛的应用。
例如，在计算机、通信设备、工业自动化等领域中，串行口被广泛用于连接外部设备与主机进行数据交互。
电子系统设计中常用串行接口及其应用
电子系统设计中常用串行接口及其应用在电子系统设计中，串行接口是一种常用的通信协议，用于在多个设备之间传输数据。
与并行接口相比，串行接口只需使用一条信号线来传输数据，因此可以减少硬件复杂度、节省成本，并且具有更好的扩展性和可靠性。
下面将介绍一些常见的串行接口及其应用。
1. 串行通用总线（Serial General Purpose Interface，SGPI）：SGPI是一种开放标准的串行总线接口，可以在各种应用中使用，包括计算机、通信设备、工业自动化等。
它支持高速的全双工数据传输，可以连接多个设备，并提供了可靠的错误检测和纠正机制。
SGPI还支持热插拔功能，方便设备的添加和移除。
2. 串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）：SPI是一种常用的串行通信接口，常用于连接微控制器和外设设备，如存储器、传感器、显示器等。
SPI接口使用4条信号线实现全双工的数据传输：主设备输出SCLK时钟信号，从设备接收数据（MISO）、主设备发送数据（MOSI）和主设备选择从设备（SS）。
SPI接口具有高速传输、简单灵活、可靠性高等特点，适用于多种应用场景。
3. 串行高速接口（Serial Advanced Technology Attachment，SATA）：SATA是一种用于连接计算机硬盘驱动器和光盘驱动器的串行接口，取代了传统的并行接口（IDE）。
SATA接口使用7条信号线进行数据传输，支持高达6 Gbps的传输速度。
SATA接口具有高速传输、抗干扰能力强、线缆长度灵活等特点，广泛应用于个人电脑、服务器等领域。
4. 通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）：USB是一种广泛应用于计算机和消费电子产品中的串行接口标准。
USB接口可以连接各种外部设备，如键盘、鼠标、打印机、摄像头等。
USB接口提供了简单易用的插拔功能，支持高速数据传输和供电能力。
USB接口还定义了各种协议和设备类别，方便不同设备的互联互通。
接口课件第6章串行接口
接口电路的设计和优化
硬件方面
针对不同接口特点，合理设计布线、增强电路抗干 扰能力、提升信号传输稳定性等。
软件方面
编写清晰简洁的程序代码、提高系统性能、抵御恶 意攻击等，保证接口电路的稳定工作。
串行接口的测试与调试方法
1 仿真测试
采用仿真工具对电路进行测试和分析，能快速发现并修复问题。
2 硬件测试
串行接口PPT课件第6章
串行接口是电子产品中广泛应用的技术之一，本章将对串行接口的基本概念、 分类和特点进行介绍。
串行接口的原理与流程
1
发送端
将字节按照特定协议编码并按位转换成电信号，经过物理层和传输介质发送至接 收端。
2
物理层
采用不同的编码方式处理发送端的信号，以确保数据传输的准确性和稳定性。
3
通过万用表、示波器等工具对接口电路进行实际测试，可以检测系统的真实工作情况。
3 调试追踪
利用断点、跟踪等技术进行代码调试，可以快速定位和解决系统故障。
串行接口技术的发展趋势
“高速、宽带、智能”
“数字化、集成化、 模块化”
“多协议、多层次、 多媒体”
I2芯片之间的通讯，具有线路简洁、速率高等特点，被广泛应用于电脑硬件、 手机等领域。
2
SPI串行总线
具有传输速率高、接口数量多、传输距离远等特点，被广泛用于嵌入式系统、网 络通讯、数码电子产品等行业。
3
CAN总线和LIN总线
CAN和LIN总线是汽车电子领域中广泛使用的两种通讯协议，具有成本低、稳定 性高等优点，能有效提高整车性能。
RS-485/422总线的规范
RS-485总线
是一种高可靠性的多点通讯协议，支持千米级传输距离和百兆级传输速率，被广泛用于工业 自动化、电力监测等领域。
串口是串行接口
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。
串行通信接口详细
数据的发送和接收分别由两根可以在两个不同的站点同
时发送和接收的传输线进行传送，通信双方都能在同一时刻
进行发送和接收操作，选择的传送方式称为全双工制。
A站
B站
发送器
接收器
接收器
特点：①每一端都有发送器和接收器 ②有二条传送线
应用：交互式应用，远程监测控制
发送器
（三）信号的调制和解调(远程通讯)
计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通 信时，线路往往是借用现有的公用电话网，但是，电话网是为 音频模拟信号的设计的。一般为300～3400Hz，不适合于数据 信号。
4 5 6 20
2.远距离连接（>15m）
4 5 6 20
1）需用MODEM和专用电话线
2）需用2～9条信号线（在接口与MODEM之间）
计 算 机
接 口
2
TXD RXD RTS
调
┇ CTS DSR
制 解
SG 调
DCD 器
调
制
专用电话线
解 调
器
TXD
RXD 2
RTS
终
CTS DSR ┇
SG
端
DCD
采用MODEM时RS-232信号线的使用
RS-485标准只对接口的电气特性做出规定(只规 定了平衡驱动器和接收器的电特性)，而不涉及 接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立 自己的高层通信协议。
RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求等于传输 电缆的特性阻抗。终接电阻接在传输总线的两端。 （大多数双绞线特性阻抗大约在100Ω至120Ω之 间）
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
Serial接口详解
Serial接口详解Serial接口是一种用于在计算机和其他设备之间传输数据的通信接口，该接口通常被用于串行通信。
本文将详细介绍Serial接口的工作原理和使用方法。
1. 基本概念1.1 串行通信串行通信是一种逐位地传输数据的方式。
与并行通信相比，串行通信只使用一个传输线路来传送数据，这使得串行通信在连接距离较远的设备之间具有更好的灵活性和可扩展性。
1.2 Serial接口Serial接口是一种用于串行通信的硬件和软件接口。
它将计算机或控制器与设备之间的数据传输进行协调和管理。
2. 工作原理2.1 传输方式Serial接口通过逐位地传输数据来进行通信。
数据以比特（bit）的形式通过传输线路传输。
串行通信是一个双向的过程，即数据可以在两个方向上进行传输。
2.2 传输速率Serial接口的传输速率以波特率（baud rate）来度量。
波特率表示每秒钟传输的比特数。
波特率越高，数据传输速度越快。
2.3 数据帧数据帧是Serial接口传输的数据单元。
它包含了数据位、起始位、停止位和可能的校验位。
起始位和停止位用于标识数据的起始和结束，而校验位用于验证数据的完整性。
3. 使用方法3.1 连接设备使用Serial接口进行通信时，首先需要将计算机或控制器与目标设备进行连接。
这通常涉及使用串行线缆将两个设备的串行端口相连。
3.2 配置通信参数在进行Serial通信之前，需要配置一些通信参数，如波特率、数据位、停止位和校验位等。
这些参数需要与目标设备的配置相匹配，才能实现有效的通信。
3.3 通信协议使用Serial接口进行通信时，需要定义一套通信协议。
通信协议包括发送和接收数据的格式、数据帧的结构以及错误处理等内容。
4. 总结通过本文，我们详细了解了Serial接口的工作原理和使用方法。
Serial接口是一种常用的通信接口，它通过串行通信的方式实现数据传输。
熟悉Serial接口的原理和使用方法，有助于我们在实际应用中正确地配置和操作Serial接口，实现可靠的数据传输。
简述串行接口的工作原理以及串行接口的优缺点
串行接口是一种数字接口，用于在计算机系统中传输数字信号或者数据。
串行接口通过一根线依次传输每个位的数据，相比并行接口，串行接口只需要一根线就可以进行数据传输，因此在一些场景中可以节省成本和空间。
本文将首先简述串行接口的工作原理，然后分别对串行接口的优点和缺点进行详细介绍。
一、串行接口的工作原理1. 数据传输串行接口通过一个个数据位的顺序传送数据，每个数据位通过一根线进行传输。
在传输时，数据被分割成一个个数据包，每个数据包由起始位、数据位、校验位和停止位组成。
这些数据包按照一定的规则经过线路传输，接收端再将这些数据包组装还原成原始数据。
而整个过程中，数据包的传输是依赖于时钟脉冲信号的。
2. 时钟信号为了确保接收端能够正确地接收和理解发送端的数据，串行接口需要一个时钟信号来进行数据的同步。
时钟信号在数据传输的过程中充当了一个重要的角色，确保发送端的数据能够被准确地读取和复原。
3. 带宽利用串行接口能够更好地利用带宽，因为它只需要一根线来进行数据传输。
在一些对带宽有限制的环境下，串行接口可以更好地满足需求。
二、串行接口的优缺点串行接口作为一种常见的数字接口，在许多设备中被广泛使用。
其优缺点如下：优点：1. 使用简单串行接口只需要一根线进行数据传输，在设计和使用上相对简单。
这对于一些资源有限的情况下尤为重要，比如在一些嵌入式系统中，串行接口能够更好地满足需要。
2. 抗干扰能力强因为串行接口只需要一根线进行数据传输，相比并行接口，串行接口在传输过程中对于干扰的抵抗能力更强。
这使得串行接口能够更好地适用于电磁干扰严重的环境。
3. 长距离传输串行接口可以支持较长的传输距离，这对于一些需要进行长距离数据传输的场景非常重要。
缺点：1. 传输速率低由于串行接口是逐位传输数据的，因此在相同条件下，它的传输速率往往比并行接口要低。
这意味着在需要进行高速数据传输的场景下，串行接口可能无法满足需求。
2. 数据传输效率低串行接口在数据传输的过程中需要进行数据包的分割和再组装，这会导致数据传输的效率较低，尤其在大批量数据传输的情形下。
串行接口与并行接口
为了满足各种设备互连的需求，串行接口技术也在不断标准化。例如，USB-C接口标准的出现，使得设备之间的 连接更加方便、可靠。
并行接口的发展趋势
高速化
随着数据传输速率的不断提高，并行接口技术也在不断向高速化方向发展。例如，PCIe 4.0、PCIe 5.0等接口标准都大大提高了数据传输速率。
集成化
串行接口
数据一位一位地顺序传送，每一位数据占据一个固定的时间长度，速度相对较 慢。
并行接口
数据多位同时传送，数据传输速度较快，但需要多条数据线同时传输。
传输距离比较
串行接口
由于数据一位一位地传送，信号线数量较少，因此适合长距离传输。
并行接口
由于需要多位数据线同时传输，信号线数量较多，因此适合短距离传输。
未来串行接口与并行接口可能会更加 智能化，可以根据设备的需求自动调 整数据传输速率和连接方式。
05
串行接口与并行接口的 实际应用案例
串行接口的实际应用案例
要点一
串行接口在打印机中的应用
打印机通过串行接口与计算机连接，实现数据的传输和控 制。
要点二
串行接口在摄像头中的应用
摄像头通过串行接口与计算机连接，实现视频信号的传输 和控制。
之间的通信。
数据采集与监控
在工业控制、智能家居等领域，串 行接口常用于连接传感器、执行器 等设备，实现数据的采集和监控。
嵌入式系统
在嵌入式系统中，由于硬件资源有 限，串行接口常常被用来进行数据 通信和控制。
02
并行接口介绍
定义与特点
定义
并行接口是一种数据传输方式，通过多个数据线同速数据传输
并行接口适用于需要高速 数据传输的场景，如打印 机、扫描仪等外设。
串行EEPROM接口方法讲解
串行EEPROM接口方法讲解串行EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）是一种非易失性存储器，它可以通过串行接口与微控制器或其他设备进行通信。
串行EEPROM常用于存储配置信息、校准数据和日志记录等功能。
本文将对串行EEPROM的接口方法进行讲解。
串行EEPROM主要有两种接口方式：I2C和SPI。
I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，可以通过两根线进行通信；SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行通信协议，通信需要使用4根线。
下面将依次介绍两种接口的方法。
一、I2C接口方法I2C接口是一种简单、快速和可靠的通信协议，由两根线组成：SCL （串行时钟线）和SDA（串行数据线）。
I2C通信需要一个主设备（如微控制器）和一个或多个从设备（如串行EEPROM）。
1.初始化：首先，需要将SCL和SDA引脚配置为I2C模式，并设置串行EEPROM 的设备地址。
通常，每个串行EEPROM都有一个唯一的7位设备地址。
通过设置地址位上的电平（0或1），可以配置不同的从设备。
2.启动通信：为了开始I2C通信，主设备需要发出一个起始信号。
起始信号是由将SDA从高电平转换为低电平，然后将SCL从高电平转换为低电平形成的。
3.发送设备地址：主设备在发送起始信号之后，将需要访问的设备地址与通信位（读或写）发送到SDA线上。
这个8位的地址包括7位的设备地址和1位的读/写位。
4.等待应答：接下来，主设备需要等待来自串行EEPROM的应答信号。
在等待期间，主设备需要释放SDA线，并将SCL线保持在低电平。
5.发送数据：如果收到了来自串行EEPROM的应答信号，主设备可以继续通过I2C通信发送数据。
可以发送一个或多个字节的数据到串行EEPROM。
6.停止通信：当所有数据都发送完毕后，主设备发出停止信号，即将SDA线从低电平转换为高电平，然后将SCL线从低电平转换为高电平。
串行接口的分类
串行接口的分类
串行接口是一种用于数据传输的接口标准，按照其特性和功用，可以分为以下几类：
1. RS-232串行接口：是早期计算机制造商和设备制造商广泛使用的一种通信接口，用于支持计算机与各种外设设备之间的通信。
通常使用9针或25针的D型插头连接，主要用于较短距离的串行数据传输。
2. RS-422/RS-485串行接口：是一种更为先进的串行通信接口，支持长距离传输和多点连接，能够在上千米的距离上进行高速数据传输。
RS-422接口采用差分信号技术消除噪声干扰，RS-485接口则支持多点连接和多主机通信。
3. USB串行接口：是一种通用串行总线接口，用于连接计算机和各种数字设备。
USB接口有多种规格，包括USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0等，具有高速传输、热插拔和通用性强等优点。
4. Ethernet串行接口：是一种通用局域网接口，采用规范化的物理层标准和协议，用于支持计算机和网络设备之间的数据传输，其传输速度达到了千兆位每秒以上。
5. HDMI串行接口：是一种高清晰度多媒体接口标准，用于数字音频/视频传输。
该接口可支持高清晰度、3D影像、互联网传输等功能。
综上所述，不同类型的串行接口具有不同的特性和应用范围，常用的串行接口包括RS-232、RS-422/RS-485、USB、Ethernet和HDMI等。
单片机中常见的接口类型及其功能介绍
单片机中常见的接口类型及其功能介绍单片机（microcontroller）是一种集成了中央处理器、内存和各种外围接口的微型计算机系统。
它通常用于嵌入式系统中，用于控制和监控各种设备。
接口是单片机与外部设备之间进行数据和信号传输的通道。
本文就单片机中常见的接口类型及其功能进行介绍。
一、串行接口1. 串行通信口（USART）：USART是单片机与外部设备之间进行串行数据通信的接口。
它可以实现异步或同步传输，常用于与计算机、模块、传感器等设备进行数据交换。
2. SPI（串行外围接口）：SPI接口是一种全双工、同步的串行数据接口，通常用于连接单片机与存储器、传感器以及其他外围设备。
SPI接口具有较高的传输速度和灵活性，可以实现多主多从的数据通信。
3. I2C（Inter-Integrated Circuit）：I2C接口是一种面向外部设备的串行通信总线，用于连接不同的芯片或模块。
I2C接口通过两条双向线路进行数据传输，可以实现多主多从的通信方式，并且占用的引脚较少。
二、并行接口1. GPIO（通用输入/输出）：GPIO接口是单片机中最常见的接口之一，用于连接与单片机进行输入输出的外围设备。
通过设置相应的寄存器和引脚状态，可以实现单片机对外部设备进行控制和监测。
2. ADC（模数转换器）：ADC接口用于将模拟信号转换为数字信号，常用于单片机中对模拟信号的采集和处理。
通过ADC接口，单片机可以将外部传感器等模拟信号转化为数字信号，便于处理和分析。
3. DAC（数模转换器）：DAC接口用于将数字信号转换为模拟信号。
通过DAC接口，单片机可以控制外部设备的模拟量输出，如音频输出、电压控制等。
三、特殊接口1. PWM（脉冲宽度调制）：PWM接口用于产生特定占空比的脉冲信号。
通过调节脉冲的宽度和周期，可以控制外部设备的电平、亮度、速度等。
PWM接口常用于控制电机、LED灯、舵机等设备。
2. I2S（串行音频接口）：I2S接口用于在单片机和音频设备之间进行数字音频数据传输。
串行接口的工作原理
串行接口的工作原理
串行接口（Serial Interface）的工作原理是，通过一条传输线将数据位按照顺序进行传输，而不是同时传输所有数据位。
它一般由两根线组成，分别是发送线（TX）和接收线（RX）。
数据通过发送线以连续的位序列的形式从发送方传输到接收方，接收方通过接收线将接收到的数据重新组装成完整的消息。
在串行通信时，数据通常是按照位的顺序逐个传输的。
发送方将数据位按顺序逐个发送到发送线上，接收方通过接收线逐个接收数据位。
数据位的传输速率由波特率（Baud rate）来控制，波特率指的是每秒传输的位数。
为了确保数据能够被准确地发送和接收，串行口通常还需要使用其他信号线，如数据就绪信号（Ready）和数据结束信号（Stop）。
数据就绪信号用于通知接收方有新的数据即将到来，并准备好接收，而数据结束信号用于表示数据传输的结束。
串行口的工作原理可以被简单概括为发送方将数据按照位的顺序发送给接收方，接收方通过接收线逐个接收数据位，并将其重新组装成完整的消息。
通过控制波特率和使用其他信号线，串行口可以实现可靠的数据传输。
串行接口RS232介绍及应用
串行接口RS232介绍及应用介绍：RS232接口通常使用9针或25针的D型连接器，其中9针连接器是最常见的。
其中的信号线包括数据传输线（TX、RX）、硬件流控制线（RTS、CTS）、请求发送线（DTR、DSR）、接收线（RI）和地线（GND）等。
RS232接口的工作方式是通过发送和接收电压来传输数据，典型的电平标准是±12V，其中正电压表示逻辑0，负电压表示逻辑1、信号采用倒装的方式传输，即1对应低电平，0对应高电平。
为了确保可靠的通信，通常还需要在远端设备和接口之间使用MAX232转换芯片，将RS232接口的电压转换为标准的TTL电平。
应用：1.计算机通信：RS232接口被广泛用于计算机和外部设备（如打印机、调制解调器、终端等）之间的通信。
通过RS232接口，计算机可以与外设进行数据的传输和控制，实现数据输出、输入和操作控制等功能。
2.工业自动化：RS232接口在工业自动化领域中也得到了广泛的应用。
在工控系统中，RS232接口可以连接各种传感器、执行器、PLC等设备，实现数据的采集、控制和监测等功能。
它可以用于数据采集设备的现场配置、监控设备的故障诊断和远程控制等。
3.医疗设备：RS232接口在医疗设备中也有重要的应用。
例如，医疗仪器、医疗设备的数据传输、监测和控制等功能常常使用RS232接口来实现。
通过RS232接口，医生和技术人员可以方便地获取设备的数据、调整参数等，提升医疗设备的效能和稳定性。
4.安防监控：安防监控系统中的摄像头、录像机、报警器等设备通常也使用RS232接口进行数据的传输和控制。
通过RS232接口，可以实现对摄像头的控制、图像的传输和录制等功能，便于安防人员对监控设备进行操作和管理。
总结：RS232接口作为一种成熟的串行通信标准，在各个领域都得到了广泛的应用。
它能够实现可靠的数据传输和控制，具有简单、可靠、易于扩展等特点。
随着现代通信技术的不断发展，RS232接口也在逐渐被更先进的接口标准所取代，如USB、Ethernet等。
串行接口简介
串行接口简介串行接口（Serial port）简称串口，是计算机在与外围设备或者其他计算机连接进行数据传送时的一种常用接口方式。
串口通信的特点在于数据和控制信息室一位接一位地传送出去的，若出错则重新发送该位数据，由于每次只发送一位数据，其传输速度较慢，但因为干扰少，所以更适用于长距离传送。
串口已成为大多数计算机的标准配置之一，在许多普通计算机的接口中都能找到。
用户只需增加一根连接线即可进行串口通信，不需要增添其他额外设备，所以在工业控制盒通信中得到了广泛的应用，但是一个串口只能与一个设备进行连接和通信，对于某些应用需求这是一个限制。
协议：串口有多种通信标准和接口形式，如RS-232、RS-422、RS485等，各种形式接口的管脚数量和定义也不尽相同。
其中最常用的修订版本是RS-232C。
RS-232C标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，定义是“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”。
RS-232C是一个已制定很久的标准（RS表示推荐标准；232表示标识符；C表示修改次数），它描述了计算机及相关设备间较低速率的串行数据通信的物理接口及协议。
硬件：EIA RS-232C标准串口常用于连接计算机、打印机和调制解调器等设备。
在许多PC机的主板接口上都能找到他们的身影，这是一种D形接口，分别为25针和9针两种形式，如下图所示。
9针串口的9条连接线中包括2条数据线（TD和RD）、5条握手线（RTS、CTS、DSR、CD）、1条信号地线（SG）和1条振铃指示线（RI），这些引线足以包含大多数RS-232接口中使用的核心引线。
25针串口是标准的RS-232接口，其引线除了包括RS-232的核心引线集外，还可覆盖标准中规定的所有信号。
我们的实验中，要使用串口COM1进行自收发实验。
我们将串口COM1 的2脚和3脚短路。
则由2脚发送的数据会立即传送到3脚。
用示波器监视2、3脚的连线，即可观察串口所发送的信号（注意：示波器还要连接信号地）。
计算机硬件外设接口基础知识详解
计算机硬件外设接口基础知识详解计算机硬件外设接口是指连接计算机与外部设备的部分，它允许计算机与其他设备进行信息的传输与交互。
随着计算机技术的发展，外设接口的种类也越来越多样化。
在本文中，我们将详细介绍计算机硬件外设接口的基础知识。
一、串行接口串行接口是一种通过单条线路传输数据的接口。
它的特点是传输速度相对较慢，但可以通过增加位数来提高数据传输的精确性。
最常见的串行接口是RS-232。
RS-232是一种标准的串行接口，广泛应用于计算机与调制解调器、鼠标、打印机等设备之间的连接。
二、并行接口并行接口是一种同时传输多个位数据的接口。
它的特点是传输速度较快，但对于传输距离较长的情况下可能存在信号干扰的问题。
常见的并行接口有IEEE 1284，它主要用于打印机与计算机之间的连接。
三、USB接口USB接口（Universal Serial Bus）是一种用于连接计算机与外部设备的通用接口。
USB接口具有热插拔的特点，可以同时连接多个外部设备，并且支持高速数据传输。
USB接口已经成为目前最为广泛使用的外设接口之一，常见的设备如鼠标、键盘、闪存驱动器等都采用USB接口进行连接。
四、HDMI接口HDMI接口（High Definition Multimedia Interface）是一种用于高清数字视频与音频传输的接口。
HDMI接口可以同时传输高清图像和高质量音频，广泛应用于电视、显示器和音频设备之间的连接。
五、VGA接口VGA接口（Video Graphics Array）是一种用于模拟视频传输的接口。
它主要用于连接计算机与显示器，传输模拟视频信号。
随着数字化技术的发展，VGA接口已经逐渐被HDMI和DisplayPort所取代，但在一些老旧的设备上仍然有应用。
六、网线接口网线接口是一种用于连接计算机与局域网设备的接口。
它用于传输以太网数据，实现计算机之间的数据交换与共享。
网线接口的标准有RJ-45，它使用网线进行连接，并支持多种传输速度。
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/DTR /RTS /OUT2 INTR NC A0 A1 A2 /ADS CSOUT DDIS DISTR /DISTR
I2C总线
含义： I2C(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式 （数据线SDA和时钟线SCL ）串行总线，用于连接微控制器及其外围设 备。 特点： 简单性 有效性 多主控性
I2C与SPI的比较
SPI实施起来较I2C要复杂：SPI协议没有定义寻址机制，需通过外部SS信号 线选择设备，当出现多slave应用时，需要多根SS信号线 SPI总线不支持总线控制权仲裁，只能用于单Master的场合，而I2C可以支持 多Master的应用 SPI协议相对于I2C要简单，没有握手机制，数据传输效率高，速度快，通常 可以达到几Mbit/s，而I2C串行的8 位双向数据传输位速率在标准模式下可达 100kbit/s， 快速模式下可达400kbit/s， 高速模式下可达3.4Mbit/s。 SPI没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据，而I2C有应答机 制。
I2C总线
仲裁 主机只能在总线空闲的时侯启动传输 当SCL 线是高电平时仲裁在SDA 线发生
I2C总线
用时钟同步机制作为握手 时钟同步机制除了在仲裁过程中使用外,还可以用于使能接收器处理字节 级或位级的快速数据传输。 在字节级的快速传输中器件可以快速接收数据字节，但需要更多时间保 存接收到的字节或准备另一个要发送的字节，然后从机以一种握手过程 在接收和响应一个字节后使SCL 线保持低电平，迫使主机进入等待状态， 直到从机准备好下一个要传输的字节。
I2C总线
工作原理 总线构成：I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接 收数据 。各种被控制电路均并联在这条总线上 ，每个电路和模块都有唯一的 地址，在信息的传输过程中，器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器 件接收数据则定义为接收器，I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器（或 被控器），又是发送器（或接收器）。 主控器件通常为微控制器
串行通信的类型
串行同步通信 数据格式
同步字符 数据1 数据2
…
数据n
校验字符1
校验字符2
工作原理：在通信协议中，通信双方约定同步字符的编码格式和同步字 符的个数。在传送过程中，接收设备首先搜索同步字符，与事先约定的 同步字符进行比较，如比较相同，则说明同步字符已经到来，接收方就 开始接收数据，并按规定的数据长度拼装成一个个数据字节，直至整个 数据块接收完毕，经校验无误传送错误时，结束一帧信息的传送。（接 收设备和发送设备必须使用同一时钟）
I2C总线
传输数据 响应：相关的响应时钟脉冲由主机产生，在响应的时钟脉冲期间，发送 器释放SDA 线（高）。在响应的时钟脉冲期间，接收器必须将SDA 线拉 低使它在这个时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平。
• 从机不响应从机地址时 • 响应但不能接受更多的字节时 • 从主机（发送器）——主机（接收器）时
I2C总线
时钟同步 所有主机在SCL 线上产生它们自己的时钟来传输I2C 总线上的报文。 数据只在时钟的高电平周期有效。 首先完成高电平周期的器件会再次将SCL线拉低。 产生的同步SCL 时钟的低电平周期由低电平时钟周期最长的器件决定， 而高电平周期由高电平时钟周期最短的器件决定。
I2C总线
7位寻址 7位地址格式
B3 B2 B1 B0 A2 A1 A0
设备厂商标示 地址标示
读/写操作
SPI
SPI介绍 SPI接口的全称是“Serial Peripheral Interface”，意为串行外围接口，是 Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。 SPI接口主要应用在EEPROM、FLASH、实时时钟、AD转换器，还有数 字信号处理器和数字信号解码器之间。 SPI，是一种高速的、全双工、同步串行总线 SPI接口是以主从方式工作的，这种模式通常有一个主器件和一个或多个 从器件，其接口包括以下四种信号： • MOSI – 主器件数据输出,从器件数据输入 • MISO – 主器件数据输入,从器件数据输出 • SCLK – 时钟信号,由主器件产生 • /SS – 从器件使能信号,由主器件控制
I2C总线
数据的有效性 SDA 线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定，数据线的高或低电 平状态只有在SCL 线的时钟信号是低电平时才能改变。
I2C总线
传输数据 字节格式：发送到SDA 线上的每个字节必须为8 位，每次传输可以发送 的字节数量不受限制，每个字节后必须跟一个响应位。如果从机要完成 一些其他功能后才能接收或发送下一个完整的数据字节，可以使时钟线 SCL 保持低电平迫使主机进入等待状态。当从机准备好接收下一个数据 字节并释放时钟线SCL 后，数据传输继续。
SPI
单主单从模式
单主多从模式
SPI
SPI基本组成 SPICR：SPI控制寄存器 SPICSR ：SPI控制/状态寄存器 SPIDR ：SPI数据寄存器
SPI
主模式操作 主模式下， 内部电平必须一直保持为高 串行时钟从SCK引脚上输出
SPI
主模式操作 配置SPI主模式功能 • 设置SPR[2~0]位选择时钟频率 • 配置CPOL和CPHA位，选择时钟极性和相位。 • 对SSM位和SSI位的设置选择主模式操作方式 • 设置MSTR和SPE位为1 主模式发送过程 • 配置完成后，当向SPIDR寄存器中写入一个字节数据时，数据字节被 写入8位移位寄存器，然后移位寄存器由数据最高位开始串行移出各 位到MOSI引脚，字节传输过程开始 • 字节传输结束时： – 硬件设置SPIF位为1 – 如果此时SPIE位=1，且CC寄存器中的中断屏蔽位被清除，则产 生一次中断
高 奇 位 偶 校 验 位
0 1/0 1/0 停 起 止 始 位 位
1
工作原理 • 异步通信是以字符为单位传送的，每传送一个字符，以起始位作为开 始标志，以停止位作为结束标志，字符之间的间隔（空闲）传送高电 平。传送开始后，接收设备不断检测传输线上是否有起始位到来，当 接收到一系列“1”后，检测到第一个“0”，说明起始位出现，就开始 接收所规定的数据位、奇偶校验位及停止位。经过接收器处理，将停 止位去掉，把数据位拼装成为一个字节数据，经校验无误，则接收完 毕。
I2C总线
信号类型 • 开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送 数据 • 结束信号：SCL为低电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送 数据 • 应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出 特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号 后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据 实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断 为受控单元出现故障。
I2S
I2S（Inter-IC Sound Bus）是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传 输而制定的一种总线标准。在飞利浦公司的I2S标准中，既规定了硬件接口规 范，也规定了数字音频数据的格式。 I2S 有3个主要信号： • 串行时钟（SCLK） – SCLK的频率=2×采样频率×采样位数 • 帧时钟（LRCK） – 为“1”表示正在传输的是左声道的数据 – 为“0”则表示正在传输的是右声道的数据 • 串行数据（SDATA） – 就是用二进制补码表示的音频数据
UART
定义： 通用异步收发器(UART：Universal Asynchronous Receiver / Transmitter)是一种串行接口,用于控制计算机与串行设备。它提供了一种 简单的途径,使两个器件无需共享一个时钟信号就能进行通信。 类型 硬件UART：控制计算机与串行设备的芯片 软件UART：控制计算机与串行设备的程序 功能（硬件）： 由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流，把计算机 外部来的串行数据转换为并行数据，供计算机内部使用并行数据的器件 使用。 输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇 偶校验。 在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除启停标记。 处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是串行设备）。 可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。
I2S
一个典型的I2S信号
I2S
PCM（Pulse Code Modulation ）：将声音等模拟信号经过抽样、量化、编 码后转换成数字信号。 PCM通信系统：
A/D变换 抽样 量化 编码 信道 干扰
D/A变换
低通 滤波 译码
串行接口介绍
Cellor Cao Audio Stream
串行通信的类型
串行异步通信 数据格式
第（n-1）个字符 第n个字符 5~8位数据 1/0 1/0 1 奇 停 偶 止 校 位 验 位 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 起 始 位 低 位 第（n+1）个字符
SPI
SPI数据、时钟极性和相位图
SPI
从模式操作 在从模式下，操作的串行时钟来自于主器件，由SCK引脚上输入，MISO 和MOSI引脚的输入输出方向互换。 设置从模式操作 • 时钟极性和相位应与主器件一致 • 对 引脚进行设置，方法类似主模式 • 清除MSTR位，同时还要设置SPE位=1，以启用SPI的I/O复用功能 从模式接收过程 • 从器件接收到时钟信号和在MOSI引脚上的数据最高位时，数据传输 过程开始 • 数据传输结束时 – 当SPIF为1时，访问SPICSR寄存器一次 – 对SPIDR寄存器进行一次读或写操作
UART
UART INS8250的内部结构
UART
数据缓冲寄存器 读/写控制逻辑 数据发送器 数据接受器 波特率发生器