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通过波形分析方法调试UART数据收发  (2011-12-14 14:40:28)转载标签： 杂谈分类： 硬件设计    经常遇到初学者，对单片机串行通讯出了问题不知道如何办的情况。其实最有效的调试方法是用示波器观察收发数据的波形。通过观察波形可以确定以下情况：1.   是否有数据接收或发送；2.   数据是否正确；3.   波特率是否正确；一、串行数据的格式异步串行数据的一般格式是：起始位+数据位+停止位，其中起始位1 位，数据位可以是5、6、7、8位，停止位可以是1、1.5、2位。起始位是一个值为0的位，所以对于正逻辑的TTL电平，起始位是一位时间的低电平；停止位是值为1的位，所以对于正逻辑的TTL电平，停止位是高电平。对于负逻辑(如RS-232电平)则相反。       例如，对于16进制数据55aaH，当采用8位数据位、1位停止位传输时，它在信号线上的波形如图1(TTL电平)和图2(RS-232电平)所示。 图1 TTL电平的串行数据帧格式(55aah) 图2 RS-232电平的串行数据帧格式(55aah)二、根据波形图计算波特率如图3是图1在示波器中的显示示意，其中灰色线是示波器的时间分度线，此时假设是200ms/格。 图3 波特率计算示意图       可以看了，第一个字节的10位(1位起始位，8位数据位和1位停止位)共占约1.05ms，这样可计算出其波特率约为：10bit / 1.05ms X 1000 9600 bit/s       如果上图中的时间轴是100ms/格，同样可以计算出波特率应是19200bit/s。       当通讯不正常，又能观察到波形时，就可根据上述方法，从波形图计算一下波特率是否正确。三、根据波形图判断RS-485收发数据的正确与否       RS-485是一种半双工的串行通讯方式，485电平芯片所以要正确接收和发送数据，必需保证控制信号和数据的同步，否则要么发送数据丢失，要么接收数据可能丢失。       RS-485发送数据时的正确时序如图4所示。 图4 RS-485的正确发送数据时序    在图4中，发送控制信号的宽度基本与数据信号的宽度一致，所以能保证发送数据的正确和发送后及时转为接收。    图5 和图6 分别是控制信号太短和控制信号太长的情况。 图5 RS-485控制信号太短时的时序 图6 RS-485控制信号太短时的时序    在图5中，由于控制信号关闭过早，则第二个字节的后两位将发送错误；在图6中，由于控制信号关闭过迟，使485芯片在发送数据后，不能及时转到接收状态，此时总线若有数据过来，则本单元将不能正确接收。    总结：只要掌握上述波形分析方法，任何异步串行数据的接收和发送问题，基本都可以得到解决。