第8章 嵌入式系统总线接口要点

8.1.1 串行接口基本原理与结构
（2）同步通信方式 为了提高通信效率可以采用同步通信方式。同步传输采用字符
块的方式，减少每一个字符的控制和错误检测数据位，因而可以具 有较高的传输速率。
与异步方式不同的是，同步通信方式不仅在字符的本身之间是 同步的，而且在字符与字符之间的时序仍然是同步的，即同步方式 是将许多的字符聚集成一字符块后，在每块信息（常常称之为信息 帧）之前要加上1～2个同步字符，字符块之后再加入适当的错误检 测数据才传送出去。在同步通信时必须连续传输，不允许有间隙， 在传输线上没有字符传输时，要发送专用的”空闲”字符或同步字 符。
8.1.1 串行接口基本原理与结构
2.RS-232C串行接口 RS-232C是美国电子工业协会EIA制定的一种串行通信接口标准。 （1）RS-232C接口规格 EIA所制定的传送电气规格如表。RS-232C通常以±12V的电压来 驱动信号线，TTL标准与RS-232C标准之间的电平转换电路通常采用集 成电路芯片实现，如MAX232等。
EIA的所定的传送电气规格
状态 电压范围
逻辑 名称
L（低电平） -25V～-3V
1 SPACE
H（高电平） +3 V～+25V
0 MARK
8.1.1 串行接口基本原理与结构
（2）RS-232C接口信号 EIA制定的RS-232C接口与外界的相连采用25芯（DB-25）和9芯（DB-9）D型插接
件，实际应用中，并不是每只引脚信号都必须用到，25芯和9芯D型插接件引脚的定义， 与信号之间的对应关系如图。
第8章 嵌入式系统总线接口
本章主要介绍的内容： 嵌入式系统的串行接口、I2C接口、USB接
口、SPI接口、PCI接口、I2S总线接口的基本 原理、电路结构与编程方法。 重点内容：
嵌入式系统的串行接口、I2C接口和SPI接 口的基本原理、电路结构与编程方法。 目的和要求：
掌握嵌入式系统的串行接口、I2C接口和 SPI接口的基本原理、电路结构与编程方法。 了解USB接口、PCI接口、I2S总线接口的基本 原理、电路结构与编程方法。
低等优点，特别适合远距离传送。 ① 串行数据通信模式 串行数据通信模式有单工通信、半双工通信和全双工通信3种基
本的通信模式。 （1）单工通信：数据仅能从设备A到设备B进行单一方向的传输。 （2）半双工通信：数据可以从设备A到设备B进行传输，也可以
从设备B到设备A进行传输，但不能在同一时刻进行双向传输。 （3）全双工通信：数据可以在同一时刻从设备A传输到设备B，
8.1.1 Hale Waihona Puke Baidu行接口基本原理与结构
（b）波特率 传送数据位的速率称为波特率，用位/秒（bit/s）来表示，称
之为波特。例如，数据传送的速率为120字符/秒，每帧包括10个数 据位，则传送波特率为：
10×120=1200b/s=1200波特 每一位的传送时间是波特的倒数，如1/1200=0.833ms。异步通 信的波特率的数值通常为：150、300、600、1200、2400、4800、 9600、14400、28800等，数值成倍数变化。 （c）校验位 在一个有8位的字节（byte）中，其中必有奇数个或偶数个的 “1”状态位。对于偶校验就是要使字符加上校验位有偶数个“1”； 奇 校 验 就 是 要 使 字 符 加 上 校 验 位 有 奇 数 个 “ 1” 。 例 如 数 据 “00010011”，共有奇数个“1”，所以当接收器要接收偶数个“1” 时（即偶校验时），则校验位就置为“1”，反之，接收器要接收奇 数个“1”时（即奇校验时），则校验位就置为“0”。
或从设备B传输到设备A，即可以同时双向传输。
8.1.1 串行接口基本原理与结构
② 串行通信方式 串行通信在信息格式的约定上可以分为同步通信和异步通信两 种方式。 （1）异步通信方式 异步通信时数据是一帧一帧传送的，每帧数据包含有起始位 （“0”）、数据位、奇偶校验位和停止位（“1”） ，每帧数据的 传送靠起始位来同步。一帧数据的各位代码间的时间间隔是固定的， 而相邻两帧的数据其时间间隔是不固定的。在异步通信的数据传送 中，传输线上允许空字符。 异步通信对字符的格式、波特率、校验位有确定的要求。 （a）字符的格式 每个字符传送时，必须前面加一起始位，后面加上1、1.5或2位 停止位。例如ASCII码传送时，一帧数据的组成是：前面1个起始位， 接着7位ASCII编码，再接着一位奇偶校验位，最后一位停止位，共 10位。
8.1.1 串行接口基本原理与结构
一般校验位的产生和检查是由串行通信控制 器内部自动产生，除了加上校验位以外，通信控 制器还自动加上停止位，用来指明欲传送字符的 结束。停止位通常取1、1.5或2个位。对接收器 而言，若未能检测到停止位则意味着传送过程发 生了错误。
在异步通信方式中，在发送的数据中含有起 始位和停止位这两个与实际需要传送的数据毫无 相关的位。如果在传送1个8位的字符时，其校验 位、起始位和停止位都为1个位，则相当于要传 送11个位信号，传送效率只有约80%。
在同步方式中产生一种所谓“冗余”字符，防止错误传送。假 设欲传送的数据位当作一被除数，而发送器本身产生一固定的除数， 将前者除以后者所得的余数即为该“冗余”字符。当数据位和“冗 余”字符位一起被传送到接收器时，接收器产生和发送器相同的除 数，如此即可检查出数据在传送过程中是否发生了错误。统计数据 表明采用”冗余”字符方法错误防止率可达99%以上。
RS-232C DB-9各引脚功能如下： ① CD：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。 ② RXD：接收数据线。用于接收外部设备送来的数据。 ③ TXD：发送数据线。用于将计算机的数据发送给外部设备。 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 SG：信号地。 ⑥ DSR：数据设备就绪。此引脚为高电平时，通知计算机Modem已经准备好，可 以进行数据通信。 ⑦ RTS请求发送。此引脚由计算机来控制，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人缓冲区中。 ⑧ CTS清除发送。此引脚由Modem控制，用以通知计算机将要传送的数据送至 Mo-dem。 ⑨ RI：振铃提示。Modem通知计算机有呼叫进来，是否接听呼叫由计算机决定。
8.1 串行接口
8.1.1 串行接口基本原理与结构 1.串行通信概述 常用的数据通信方式有并行通信和串行通信两种。当两台数字
设备之间传输距离较远时，数据往往以串行方式传输。串行通信的 数据是一位一位地进行传输的，在传输中每一位数据都占据一个固
定的时间长度。与并行通信相比，如果n位并行接口传送n位数据需 时间T，则串行传送的时间最少为nT。串行通信具有传输线少、成本