第十四讲:同步串行通信接口要点
串行接口教程串行通讯的概念
(2)数据发送与接收线: 发送数据(Transmitted data-TxD)——通过TxD终端将串行数据发送到MODEM,(DTE→DCE)。 接收数据(Received data-RxD)——通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据,(DCE→DTE)。 (3)地线 有两根线SG、PG——信号地和保护地信号线,无方向。
奇偶校验
奇校验:所有传送的数位(含字符的各数位和校验位)中,“1”的个数为奇数,如: 1 0110,0101 0 0110,0001 偶校验:所有传送的数位(含字符的各数位和校验位)中,“1”的个数为偶数,如: 1 0100,0101 0 0100,0001
1.电气特性
EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。 在TxD和RxD上:逻辑1(MARK) =-3V~-15V 逻辑0(SPACE)=+3~+15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上: 信号有效(接通,ON状态,正电压)=+3V~+15V 信号无效(断开,OFF状态,负电压) = -3V~-15V
TTLRS232转换芯片
连接器的机械特性
串口通信基本接线方法
9针串口(DB9)
25针串口(DB25)
针号
功能说明
缩写
针号
功能说明
缩写
1
数据载波检测
DCD
8
数据载波检测
DCD
2
接收数据
RXD
3
接收数据
RXD
3
发送数据
TXD
2
发送数据
TXD
4
数据终端准备
DTR
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
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(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)
串行通信接口
串行通信接口4.4.1一基本概念⒈串行传送的特点①在一根传输线上即传送数据又传送联络信号。
②有固定的数据传输协议。
③线上的通信信号一般不是TTL电平,因此与CPU通信必需进行电平转换。
④传送信息的速率要求双方约定。
⒉数据传送方式单工:仅一方对另一方传送数据。
半双工:双方可相互传送数据,但不能在同一时刻进行。
全双工:双方在同一时刻都能进行传送和接收数据。
⒊调制解调器调制解调之间为拟模信号(两种不同频率),适用于远距离数据通信。
调制解调作用为:数字信号转换成模拟信号、模拟零MODEM方式:不需要调制解调器传输距离小于15米。
4.通信数据奇偶校验7位单位编码的字符后附1奇偶位,使整个字节的“1”个数为偶数或为奇数。
1 1 0 1 0 0 1 00 1 0 0 0 0 0 11 0 1 0 1 0 1 01 1 1 1 0 0 1 11 1 0 0 0 0 1 100 0 0 1 0 0 15.传输速率波特率:每秒时间内传送二进制数据的位数。
单位:(B/S)如1200B/S 2400B/S 4800BS 9600BS发送/接收时钟:数字波形的每一位需多个时钟支持,发送/接收时钟频率为每秒时间内所需采样时钟个数数。
波特因子:发送/接收1位数据所需的时钟个数。
发送/接收时钟频率=波特率*波特因子6.串行通信的基本方式异步串行通信方式:以字符为信息单位传送:1帧仅一个字符。
字符与字符之间异步:字符与字符之间随机传送。
位与位之间同步:位与位之间有严格的定时。
同步串行通信方式以字符块为信息单位传送:1帧成百上千个字符。
字符与字符之间同步:字符与字符之间有严格的定时。
位与位之间同步:位与位之间有严格的定时。
二串行通信数据格式1.异步通信数据格式起始位(1)数据位(5~8)效验位(0~1)停止位(1~2)2.数据位采样:3.同步通信数据格式双同步:同步码1 同步码2 数据块块效验单同步:同步码1 数据块块效验外同步:数据块块效验同步码为专用同步字符ASCII(26H)同步码为专用二进制码(01111110)同步通信解决在数据块中出现同码的问题,如在数据块中有01111110的数据,解决的办法为:发送时只要遇见连5个“1”插入一个“0”,接收时只要遇见连5个“1”删除紧跟后面一个“0”。
串行数据通信的接口标准
串行数据通信的接口标准
串行数据通信的接口标准是指用于连接串行设备的数据通信协议和规范。
在计算机和外部设备之间进行串行数据通信时,需要遵循一定的接口标准以确保数据的正确传输。
常见的串行数据通信接口标准包括RS-232、RS-485、RS-422等。
这些标准规定了信号的电压等级、数据传输速率、数据格式、控制信号等,以确保不同的设备之间能够正确地进行通信。
通过这些标准的规范,可以保证数据在串行设备之间的稳定传输,同时实现数据的可靠性和准确性。
在工业自动化、远程控制、智能家居等领域,串行数据通信的接口标准发挥着重要的作用。
串口通讯—同步通信方式
串口通讯—同步通信方式1、同步通信方式的特点:采用同步通信时,将许多字符组成一个信息组,这样,字符可以一个接一个地传输,但是,在每组信息(通常称为帧)的开始要加上同步字符,在没有信息要传输时,要填上空字符,因为同步传输不允许有间隙。
在同步传输过程中,一个字符可以对应5~8位。
当然,对同一个传输过程,所有字符对应同样的数位,比如说n位。
这样,传输时,按每n位划分为一个时间片,发送端在一个时间片中发送一个字符,接收端则在一个时间片中接收一个字符。
同步传输时,一个信息帧中包含许多字符,每个信息帧用同步字符作为开始,一般将同步字符和空字符用同一个代码。
在整个系统中,由一个统一的时钟控制发送端的发送和空字符用同一个代码。
接收端当然是应该能识别同步字符的,当检测到有一串数位和同步字符相匹配时,就认为开始一个信息帧,于是,把此后的数位作为实际传输信息来处理。
2、面向字符的同步协议(IBM的BSC协议)该协议规定了10个特殊字符(称为控制字符)作为信息传输的标志。
其格式为SYN SOH标题STX数据块ETB/ETX块校验SYN:同步字符(Synchronous character),每帧可加1个(单同步)或2个(双同步)同步字符。
SOH:标题开始(Start of Header)。
标题:Header,包含源地址(发送方地址)、目的地址(接收方地址)、路由指示。
STX:正文开始(Start of Text)。
数据块:正文(Text),由多个字符组成。
ETB:块传输结束(end of transmission block), 标识本数据块结束。
ETX:全文结束(end of text),(全文分为若干块传输)。
块校验:对从SOH开始,直到ETB/ETX字段的检验码。
3、面向bit的同步协议(ISO的HDLC)一帧信息可以是任意位,用位组合标识帧的开始和结束。
帧格式为:F场A场C场I场FC场F场F场:标志场;作为一帧的开始和结束,标志字符为8位,01111110。
串行接口及串行通信技术
串行接口及串行通信技术难点•串行通信的四种工作方式要求掌握:•串行通信的操纵寄存器•串行通信的工作方式0与方式1熟悉:•串行通信的基础知识•串行通信的工作方式2与方式39.1 串行通信的基础知识串行数据通信要解决两个关键技术问题,一个是数据传送,另一个是数据转换。
所谓数据传送就是指数据以什么形式进行传送。
所谓数据转换就是指单片机在同意数据时,如何把接收到的串行数据转化为并行数据,单片机在发送数据时,如何把并行数据转换为串行数据进行发送。
9.1.1 数据传送单片机的串行通信使用的是异步串行通信,所谓异步就是指发送端与接收端使用的不是同一个时钟。
异步串行通信通常以字符(或者者字节)为单位构成字符帧传送。
字符帧由发送端一帧一帧地传送,接收端通过传输线一帧一帧地接收。
1. 字符帧的帧格式字符帧由四部分构成,分别是起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。
如图9.1所示:1)起始位:位于字符帧的开头,只占一位,始终位逻辑低电平,表示发送端开始发送一帧数据。
2)数据位:紧跟起始位后,可取5、6、7、8位,低位在前,高位在后。
3)奇偶校验位:占一位,用于对字符传送作正确性检查,因此奇偶校验位是可选择的,共有三种可能,即奇偶校验、偶校验与无校验,由用户根据需要选定。
4)停止位:末尾,为逻辑“1”高电平,可取1、1.5、2位,表示一帧字符传送完毕。
图9.1 字符帧格式异步串行通信的字符帧能够是连续的,也能够是断续的。
连续的异步串行通信,是在一个字符格式的停止位之后立即发送下一个字符的起始位,开始一个新的字符的传送,即帧与帧之间是连续的。
而断续的异步串行通信,则是在一帧结束之后不一定接着传送下一个字符,不传送时维持数据线的高电平状态,使数据线处于空闲。
其后,新的字符传送可在任何时候开始,并不要求整倍数的位时间。
2. 传送的速率串行通信的速率用波特率来表示,所谓波特率就是指一秒钟传送数据位的个数。
每秒钟传送一个数据位就是1波特。
串行同步通信
串行同步通信串行接口同步通信协议[摘要]:接口在微型计算机系统的设计和应用中占有极为重要的地位。
在微型计算机系统中,CPU要与存储器和输入/输出设备之间交换信息,这些信息的交换要借助接口来实现。
接口是沟通微处理机和外部设备之间的桥梁,它减轻了CPU的负担,使CPU能够充分的发挥任务管理和逻辑判断作用,使CPU和外部设备能更加协调的完成输入/输出工作,从而提高整机的工作效率和系统功能。
串行接口是使用串行方式进行数据传输的输入/输出接口,根据在串行通信中数据的定时的不同,串行通信可分为同步通信和异步通信。
同步通信中为保证通信的正确,发送装置和接收装置事先必须有一个双方共同遵守的协议,这就是串行接口同步通信协议。
[关键词]:输入/输出接口,串行接口,同步通信,协议,SDLC/HDLC 规程一、串行接口在计算机领域内,有两种数据传送方式:串行传送和并行传送。
并行数据传送中,数据在多条并行1比特宽的传输线上同时由源传送到目的,这种传送方式也称为比特并行或字节串行。
串行数据传送中,数据在单条1比特宽的传输线上,1比特1比特的按顺序分时传送。
串行通信一般使用在计算机与计算机之间、计算机和远程终端之间、终端与终端之间的通信中,传输距离通常从几米到数千公里。
与典型设备相关的串行接口,数据传输的速率每秒在0~2百万比特的范围内。
串行传输的速率和距离成反比,数据传输速率和距离的关系如图所示。
串行通信接口的信号电平常采用RS-232-C信号电平或20mA 电流环路操作方法。
串行数据的发送由发送时钟控制。
数据发送过程:把并行的数据序列送入移位寄存器,然后通过移位寄存器由发送时钟触发进行移位输出,数据位的时间间隔可由发送时钟周期来划分。
发送时钟、待发送的二进制数据和出现在传输线上的信号波形三者的关系如图所示。
串行数据的接收由接收时钟检测,接收数据的过程:把由传输线送来的串行数据序列由接收时钟作为输入移位寄存器的触发脉冲,逐位打入移位寄存器,接收过程就是将串行数据序列逐位移入移位寄存器而装配成为并行数据序列的过程。
串行通信接口要点
一个字符从起始位到停止位的总数有误。 (3)溢出错
若先接收的字符尚未被MPU读取,后面的字符 又传送过来,则产生溢出错误。
12
8.1 串行通信基础知识
RS-232C串行通信接口
✓RS-232C是由美国电子工业协会(Electronic Industries Association, EIA)于1969年制定的一种串 行通信接口标准,并被推荐为串行通信接口的国际标 准,得到了广泛应用。EIA把RS-232C定义为:“在数 据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间使 用串行二进制数据交换的接口”。RS-2323C标准包括 了接口的机械特性、电气信号特征和交换功能特征。 它用于连接2种设备:数据终端设备和数据通信设备。
✓误码检测一般采用CRC(循环冗余校验)校验法 。
2020/9/26
9
串行接口概述 1. 串行接口基本功能
串行接口基本功能如下图所示。
10
2. 异步串行通信接口基本结构 异步串行通信接口也称为异步接收发送器,简称
UART,典型的异步通信接口(UART基本结构)。
11
3.异步串行通信接口的错误
下面简单介绍异步串行通信常见的错误。 (1)奇偶校验错
公用电话网
16
2. 近距离连接 近距离连接不用MODEM,如下图所示。
RTS CTS DSR DTR
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由于RS-232-C接口标准出现较早,难免有不足之处, 主要有以下四点:
(1) 接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,又 因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电 路连接。
第8章 串行通信接口
串行通信和接口简介
1) 字符帧(Character Frame) 字符帧也叫数据帧,由起始位、数据位、 奇偶校验位和停止位等4部分组成,如图所 示。
第n 字符帧 … 0 /1 1 0 起 始 位 D0 D1 D2 D3 D4 8 位数据 (a) D5 D6 D7 0 /1 奇偶 校验 1 停 止 位 0
第n +1 字符帧 D0 D1 …
异步通信的优点和缺点
异步通信的优点是不需要传送同步时钟,
字符帧长度不受限制,故设备简单。缺点 是字符帧中因包含起始位和停止位而降低 了有效数据的传输速率。
同步通信(Synchronous Communication)
同步通信是一种连续串行传送数据的通 信方式,一次通信只传输一帧信息。 这里的信息帧和异步通信的字符帧不同, 通常有若干个数据字符,如图所示。图 (a) 为单同步字符帧结构,图 (b)为双同步字符 帧结构,但它们均由同步字符、数据字符 和校验字符CRC三部分组成。在同步通信 中,同步字符可以采用统一的标准格式, 也可以由用户约定。
第n 字符帧 … 1 1 0 起 始 位 D0 D1 D2 D3 D4 8 位数据 D5 D6 D7 0 /1 奇偶 校验 1 停 止 位 1
空闲位 1 1 0
第n +1 字符帧 D0 D1 …
通信协议
通信协议(communications protocol)是指 双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约 定。协议定义了数据单元使用的格式,信息单元 应该包含的信息与含义,连接方式,信息发送和 接收的时序,从而确保网络中数据顺利地传送到 确定的地方。 协议主要由以下三个要素组成: 语法:“如何讲”,数据的格式、编码和信号 等级(电平的高低)。 语义:“讲什么”,数据内容、含义以及控制 信息。 定时:速率匹配和排序。
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SPI的编程方法
• 库函数: – SPI_DeInit函数 – SPI_Init函数 – SPI_StructInit函数 – SPI_Cmd函数 – SPI_ITConfig函数 – SPI_DMACmd函数 – SPI_SendData函数 – SPI_ReceiveData函数 – SPI_NSSInternalSoftwareConfig函数 – SPI_SSOutputCmd函数
//I2C控制寄存器1 //I2C控制寄存器2 //I2C自身地址寄存器1 //I2C自身地址寄存器2 //I2C数据寄存器 //I2C状态寄存器1 //I2C状态寄存器2 //I2C时钟控制寄存器 //I2C上升时间寄存器
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I2C主要功能
• • • • I2C从模式工作原理 I2C主模式工作原理 SMBus功能 I2C的DMA功能
– DMA发送 – DMA接收
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I2C的中断请求
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SPI的编程方法 (续)
• 库函数: – SPI_DataSizeConfig函数 – SPI_TransmitCRC函数 – SPI_CalculateCRC函数 – SPI_GetCRC函数 – SPI_GetCRCPolynomial函数 – SPI_BiDirectionalLineConfig函数 – SPI_GetFlagStatus函数 – SPI_ClearFlag函数 – SPI_GetITStatus函数 – SPI_ClearITPendingBit函数
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I2C结构
• STM32内部集成了串行外设接口I2C • I2C的主要特点 • STM32的I2C接口具有如下4种工作模式:
– – – – 从发送器模式 从接收器模式 主发送器模式 主接收器模式
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21天学嵌入式开发
第十四讲:同步串行通信接口
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课程安排
• • • • SPI结构 SPI编程方法 I2C结构 I2C编程方法
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SPI结构
• STM32的SPI接口通过如下引脚和外部设备相连:
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I2C寄存器结构
typedef struct { vu16 CR1; u16 RESERVED0; vu16 CR2; u16 RESERVED1; vu16 OAR1; u16 RESERVED2; vu16 OAR2; u16 RESERVED3; vu16 DR; u16 RESERVED4; vu16 SR1; u16 RESERVED5; vu16 SR2; u16 RESERVED6; vu16 CCR; u16 RESERVED7; vu16 TRISE; u16 RESERVED8; } I2C_TypeDef;
– – – – MISO引脚 MOSI引脚 SCK引脚 NSS引脚
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SPI从模式工作原理
• 配置SPI从模式的步骤如下:
– 设置DFF位以定义数据帧格式为8位或16位。 – 定义数据传输和串行时钟之间的相位关系。 – 帧格式必须和主设备相同,MSB在前还是LSB在前取决于SPI_CR1 寄存器中的LSBFIRST位。 – 硬件模式下,在完整的数据帧(8位或16位)发送过程中,NSS引脚必 须为低电平。软件模式下,设置SPI_CR1寄存器中的SSM位并清除 SSI位。 – 清除MSTR位,设置SPE位,使相应引脚工作于SPI模式下。北京源智天下科技有限公司
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SPI主模式工作原理
• 配置SPI主模式的步骤如下:
– – – – – 设置SPI_CR1寄存器的BR[2:0]位,来定义串行时钟波特率。 选择CPOL和CPHA位,定义数据传输和串行时钟间的相位关系。 设置DFF位来定义8或16位数据帧格式。 配置SPI_CR1寄存器的LSBFIRST位定义帧格式。 如果NSS引脚需要工作在输入模式,硬件模式中在整个数据帧传输期间 应把NSS引脚连接到高电平;在软件模式中,需设置SPI_CR1寄存器的 SSM和SSI位。如果NSS引脚工作在输出模式,则只需设置SSOE位。 – 设置MSTR和SPE位,只当NSS引脚被连到高电平,这些位才能保持置 位。
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SPI寄存器结构
typedef struct { vu16 CR1; // SPI控制寄存器1 u16 RESERVED0; vu16 CR2; // SPI控制寄存器2 u16 RESERVED1; vu16 SR; //SPI状态寄存器 u16 RESERVED2; vu16 DR; //SPI数据寄存器 u16 RESERVED3; vu16 CRCPR; //SPI CRC多项式寄存器 u16 RESERVED4; vu16 RXCRCR; //SPI接收CRC寄存器 u16 RESERVED5; vu16 TXCRCR; //SPI发送CRC寄存器 u16 RESERVED6; } SPI_TypeDef;
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SPI高级功能
• SPI通信的CRC • SPI的DMA通信
– 全双工模式 – 单工模式
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SPI的中断请求
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