串口通信基本概念PPT讲稿.ppt

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1、串口通信基本概念第1页，共32页，编辑于2022年，星期三能够完成上述能够完成上述能够完成上述能够完成上述“串串串串并并并并”转换功能的电路，通常称为转换功能的电路，通常称为转换功能的电路，通常称为转换功能的电路，通常称为“通用异步收发器通用异步收发器通用异步收发器通用异步收发器”（UARTUART：Universal Asynchronous Receiver and TransmitterUniversal Asynchronous Receiver and Transmitter）,典型的芯片有：典型的芯片有：典型的芯片有：典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550Inte

2、l 8250/8251,16550。串口通讯串口通讯-接口电路接口电路第2页，共32页，编辑于2022年，星期三第3页，共32页，编辑于2022年，星期三波特率波特率波特率波特率波特率(bps)(bps)1 1 号号号号电缆传输电缆传输距离（英尺）距离（英尺）距离（英尺）距离（英尺）2 2 号号号号电缆传输电缆传输距离（英尺）距离（英尺）距离（英尺）距离（英尺）1101105000500030003000300300500050003000300012001200300030003000300024002400100010005005004800480010001000250250960096

3、00250250250250第4页，共32页，编辑于2022年，星期三数据位与停止位数据位：1位、2位停止位：1位、1.5位、2位第5页，共32页，编辑于2022年，星期三流控制.流控制在串行通讯中的作用流控制在串行通讯中的作用 解决丢失数据的问题解决丢失数据的问题 .硬件流控制硬件流控制 硬件流控制常用的有硬件流控制常用的有RTS/CTSRTS/CTS（请求发送（请求发送/清除发送）清除发送）流控制和流控制和DTR/DSRDTR/DSR（数据终端就绪（数据终端就绪/数据设置就绪）流数据设置就绪）流控制控制 .软件流控制软件流控制 一般通过一般通过XON/XOFFXON/XOFF来实现软件流控

4、制。来实现软件流控制。第6页，共32页，编辑于2022年，星期三奇偶校验奇偶校验奇校验：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 0110，01010 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 0100，01010 0100，0001第7页，共32页，编辑于2022年，星期三第8页，共32页，编辑于2022年，星期三1.电气特性 EIA-RS-232CEIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。定。在在TxDTxD和和RxDRxD上：逻辑上

5、：逻辑1(MARK)=-3V1(MARK)=-3V-15V-15V 逻辑逻辑0(SPACE)=+30(SPACE)=+315V15V 在在RTSRTS、CTSCTS、DSRDSR、DTRDTR和和DCDDCD等控制线上：等控制线上：信号有效（接通，信号有效（接通，ONON状态，正电压）状态，正电压）+3V+3V+15V+15V 信号无效（断开，信号无效（断开，OFFOFF状态，负电压状态，负电压)=-3V)=-3V-15V-15V第9页，共32页，编辑于2022年，星期三TTLRS232转换芯片第10页，共32页，编辑于2022年，星期三连接器的机械特性 第11页，共32页，编辑于2022年，

6、星期三串口通信基本接线方法 9 9 9 9针串口（针串口（针串口（针串口（DB9DB9DB9DB9）25252525针串口针串口针串口针串口（DB25DB25DB25DB25）针号针号功能说明功能说明缩写缩写针号针号功能说明功能说明缩写缩写1 1数据载波检测数据载波检测DCDDCD8 8数据载波检测数据载波检测DCDDCD2 2接收数据接收数据RXDRXD3 3接收数据接收数据RXDRXD3 3发送数据发送数据TXDTXD2 2发送数据发送数据TXDTXD4 4数据终端准备数据终端准备DTRDTR2020数据终端准备数据终端准备DTRDTR5 5信号地信号地GNDGND7 7信号地信号地GND

7、GND6 6数据设备准备好数据设备准备好DSRDSR6 6数据准备好数据准备好DSRDSR7 7请求发送请求发送RTSRTS4 4请求发送请求发送RTSRTS8 8清除发送清除发送CTSCTS5 5清除发送清除发送CTSCTS9 9振铃指示振铃指示DELLDELL2222振铃指示振铃指示DELLDELL第12页，共32页，编辑于2022年，星期三2、RS-232C的接口信号DSR DTR RS-232CRS-232C规标准接口有规标准接口有2525条线，条线，4 4条数据线、条数据线、1111条控制线、条控制线、3 3条定时线、条定时线、7 7条备用和未定义线，常用的只有条备用和未定义线，常用

8、的只有9 9根，它们是：根，它们是：（1 1）联络控制信号线）联络控制信号线：数据装置准备好（数据装置准备好（Data set ready-Data set ready-DSRDSR)有效时（有效时（ONON）状态，表明通信装置处于可以使用的状态。状态，表明通信装置处于可以使用的状态。数据终端准备好数据终端准备好(Data set ready-(Data set ready-DTRDTR)有效时（有效时（ONON）状）状态，表明数据终端可以使用。态，表明数据终端可以使用。这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这两个设这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这两个设备状态信号有效，只表

9、示设备本身可用，并不说明通信链路备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。号决定。第13页，共32页，编辑于2022年，星期三RS-232C的接口信号RTS CTS 请求发送请求发送(Request to send-(Request to send-RTSRTS)用来表示用来表示DTEDTE请求请求DCEDCE发发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（ONON状态），向状态），向MODEMMODEM请求发送。它用来控制请求发

10、送。它用来控制MODEMMODEM是否要进入发送状态。是否要进入发送状态。允许发送（允许发送（Clear to send-Clear to send-CTSCTS）用来表示用来表示DCEDCE准备好接收准备好接收DTEDTE发来的数据，是对请求发送信号发来的数据，是对请求发送信号RTSRTS的响应信号。当的响应信号。当MODEMMODEM已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线号有效，通知终端开始沿发送数据线TxDTxD发送数据。发送数据。这对这对RTS/CTSRTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工请求

11、应答联络信号是用于半双工MODEMMODEM系统中发系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中，因配置双向通道，和接收方式之间的切换。在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要故不需要RTS/CTSRTS/CTS联络信号，使其变高。联络信号，使其变高。第14页，共32页，编辑于2022年，星期三RS-232C的接口信号DCD RI 接收线信号检出接收线信号检出(Received Line detection-(Received Line detection-RLSD)RLSD)用来表示用来表

12、示DCEDCE已接通通信链路，告知已接通通信链路，告知DTEDTE准备接收数据。当本地的准备接收数据。当本地的MODEMMODEM收到由通信收到由通信链路另一端（远地）的链路另一端（远地）的MODEMMODEM送来的载波信号送来的载波信号时，使时，使RLSDRLSD信号有效，通知终端准备接收，并且由信号有效，通知终端准备接收，并且由MODEMMODEM将接收下来的载波信号解调成数字两数将接收下来的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据线据后，沿接收数据线RxDRxD送到终端。此线也叫做数送到终端。此线也叫做数据载波检出据载波检出(Data Carrier dectection-(Data Ca

13、rrier dectection-DCDDCD）线。）线。振铃指示振铃指示(Ringing-(Ringing-RIRI)当当MODEMMODEM收到交换台收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（ONON状状态），通知终端，已被呼叫。态），通知终端，已被呼叫。第15页，共32页，编辑于2022年，星期三RS-232C的接口信号-TxD RxD（2 2）数据发送与接收线：）数据发送与接收线：发送数据发送数据(Transmitted data-(Transmitted data-TxDTxD)通过通过TxDTxD终端将串行数终端将串行数据发送到据发送到MOD

14、EMMODEM，(DTEDCE)(DTEDCE)。接收数据接收数据(Received data-(Received data-RxDRxD)通过通过RxDRxD线终端接收从线终端接收从MODEMMODEM发来的串行数据，发来的串行数据，(DCEDTE)(DCEDTE)。（3 3）地线）地线 有两根线有两根线SGSG、PGPG信号地和保护地信号线，无方向。信号地和保护地信号线，无方向。第16页，共32页，编辑于2022年，星期三实际应用A AB B第17页，共32页，编辑于2022年，星期三5 5NULL MORDEM NULL MORDEM 的标准接法的标准接法的标准接法的标准接法第18页，共

15、32页，编辑于2022年，星期三计算机串口通信常用连接计算机串口通信常用连接最简连接最简连接简单连接简单连接错误连接！错误连接！第19页，共32页，编辑于2022年，星期三RS-422通信RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。第20页，共32页，编辑于20

16、22年，星期三RS-485通信为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。第21页，共32页，编辑于2022年，星期三RS-232/422/485特性对比（1）第22页，共32页，编辑于2022年，星期三RS-232/422/485特性对比（2）第23页，共32页，编辑于2022年，星期三平衡传输原理RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一

17、对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，如图：第24页，共32页，编辑于2022年，星期三RS-422/485发送器通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2+6V，是一个逻辑状态，负电平在-26V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端，而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。第25页，共32页，编辑于2022年，星期三RS-422/485接收器接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与

18、BB对应相连，当在收端AB之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。参见右图。第26页，共32页，编辑于2022年，星期三RS-422/485端接电阻RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。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。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。第27页，共32页，编辑于2022年，

19、星期三RS-422/485传输距离RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。第28页，共32页，编辑于2022年，星期三RS-422/485常见问题信号地标准规定的共模电压范围有限，在非光电隔标准规定的共模电压范围有限，在非光电隔离浮地的系统中应考虑参考地回路。离浮地的系统中应考虑参考地回路。收发转换规约需规定转换时间；主机尽可能快而准；规约需规定转换时间；主机尽可能快而

20、准；从机不要太着急。从机不要太着急。ESD保护及防雷 第29页，共32页，编辑于2022年，星期三其它通信方式 与外界的信息交换称为通讯。与外界的信息交换称为通讯。与外界的信息交换称为通讯。与外界的信息交换称为通讯。基本的通讯方式有并行通讯和串行通讯两种。基本的通讯方式有并行通讯和串行通讯两种。基本的通讯方式有并行通讯和串行通讯两种。基本的通讯方式有并行通讯和串行通讯两种。一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并行通一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并行通一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并行通一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并行通讯。讯。讯。讯。并行通讯的特点并

21、行通讯的特点并行通讯的特点并行通讯的特点是：各数据位同时传送，传送速度快、效是：各数据位同时传送，传送速度快、效是：各数据位同时传送，传送速度快、效是：各数据位同时传送，传送速度快、效率高，但有多少数据位就率高，但有多少数据位就率高，但有多少数据位就率高，但有多少数据位就 需多少根数据线，因此传送成本高，且只适用于近距离需多少根数据线，因此传送成本高，且只适用于近距离需多少根数据线，因此传送成本高，且只适用于近距离需多少根数据线，因此传送成本高，且只适用于近距离（相距数米）的通讯。（相距数米）的通讯。（相距数米）的通讯。（相距数米）的通讯。第30页，共32页，编辑于2022年，星期三单工、半双

22、工和全双工的定义单工、半双工和全双工的定义 如果在通信过程的任意时刻，信息只能由一方A传到另一方B，则称为单工。如果在任意时刻，信息既可由A传到B，又能由B传A，但只能由一个方向上的传输存在，称为半双工传输。如果在任意时刻，线路上存在A到B和B到A的双向信号传输，则称为全双工。第31页，共32页，编辑于2022年，星期三数据传输方向-A-BA-BA-B-单工单工单工单工半双工半双工半双工半双工全双工全双工全双工全双工电话线就是二线全双工信道。电话线就是二线全双工信道。由于采用了回波抵消技术，双向的传输信号不致混淆不清。由于采用了回波抵消技术，双向的传输信号不致混淆不清。双工信道有时也将收、发信道分开，采用分离的线路或频带传输相反方向的信号，双工信道有时也将收、发信道分开，采用分离的线路或频带传输相反方向的信号，如回线传输。如回线传输。第32页，共32页，编辑于2022年，星期三