详细讲述串口通信的基本原理全解
详细讲述串口通信的基本原理全解
RTS
CTS DELL
4
5 22
请求发送
清除发送 振铃指示
RTS
CTS DELL
2、RS-232C的接口信号 DSR DTR
• RS-232C规标准接口有25条线，4条数据线、11条控制 线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9根， 它们是： • （1）联络控制信号线： • 数据装置准备好（Data set ready-DSR)——有效时 （ON）状态，表明通信装置处于可以使用的状态。 • 数据终端准备好(Data set ready-DTR)——有效时（ON） 状态，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号决定。
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。
数据传输方向
--------> <--------> -------->
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
stm32串口通信实验原理
stm32串口通信实验原理STM32是一款由STMicroelectronics公司推出的基于ARM Cortex-M 内核的32位微控制器。
在STM32系列中，串口通信是一种常见的外设模块，可以实现与其他设备之间的数据传输。
本文将介绍STM32串口通信的原理及实验方法。
一、串口通信的原理串口通信是一种通过串行方式传输数据的通信方式。
在串口通信中，数据是一位一位地依次发送或接收的。
与并行通信相比，串口通信只需要两根信号线即可实现数据的传输，因此在资源有限的嵌入式系统中被广泛应用。
STM32的串口通信模块包括多个寄存器，其中包括控制寄存器、状态寄存器、数据寄存器等。
通过配置这些寄存器，可以实现串口通信的参数设置和数据的发送接收。
二、STM32串口通信的实验步骤以下是一种基本的STM32串口通信实验步骤：1. 硬件连接：将STM32开发板的串口引脚与其他设备的串口引脚通过串口线连接起来。
一般来说，串口通信需要连接的引脚包括TX （发送引脚）、RX（接收引脚）、GND（地线）。
2. 引脚配置：通过STM32的引脚复用功能，将相应的GPIO引脚配置为串口功能。
具体的引脚配置方法可以参考STM32的开发板手册或者相关的资料。
3. 时钟配置：配置STM32的时钟源，使得串口通信模块能够正常工作。
一般来说，串口通信模块使用的时钟源可以选择系统时钟或者外部时钟。
4. 串口配置：配置串口通信模块的参数，包括波特率、数据位、停止位、校验位等。
这些参数的配置需要根据实际的通信需求来确定。
5. 数据发送：通过向数据寄存器写入数据，向其他设备发送数据。
在发送数据之前，需要通过状态寄存器的标志位判断串口是否空闲，以确保数据能够正常发送。
6. 数据接收：通过读取数据寄存器的数据，从其他设备接收数据。
在接收数据之前，需要通过状态寄存器的标志位判断是否有数据到达，以确保数据能够正确接收。
7. 中断处理：在串口通信过程中，可以使用中断来实现数据的异步传输。
串口工作原理
串口工作原理
串口工作原理是一种将数据传输通过串行的方式进行的通信方式。
与并行传输相比，串行传输只使用一条数据线进行传输，节省了硬件接口的成本。
串口的工作原理主要包括数据的传输、传输速率的控制和数据的校验。
数据传输是指将要传输的数据从发送端传输到接收端的过程。
在串口通信中，数据被分割成一个一个的数据包进行传输。
发送端将数据包按照一定的方式编码为电信号，通过串口线路发送到接收端。
接收端接收到电信号后，将其解码为数据包，并将其还原为原始数据。
传输速率的控制是指确定数据传输的速度。
在串口通信中，传输速率一般以波特率（波特/秒，bps）来衡量，即每秒钟传输
的位数。
发送端和接收端必须以相同的波特率进行通信，以保证数据的正确传输。
数据的校验是为了保证数据的正确性。
在串口通信中，常用的校验方式是通过添加一位校验位的方式实现。
发送端在发送数据时，通过对数据进行一定的运算，计算出校验位，并将其添加到数据中一同发送。
接收端在接收数据后，进行相同的运算，对接收到的数据进行校验。
如果计算出的校验位与接收到的校验位相同，则表示数据传输没有出现错误。
总结来说，串口通信将要传输的数据分割成数据包，通过串行
的方式进行传输。
传输速率的控制以及数据的校验保证了数据的正常传输和正确性。
RS485串口通信原理
RS485串口通信原理一、RS485串口通信协议原理与特点1.电平传输特点：RS485通信使用差分信号进行传输，即通过正负两个信号线分别传输高低电平，抵消了电磁干扰对信号的影响，提高了传输的抗干扰性能。
2.单主多从：RS485通信存在一个主机和多个从机，主机负责向从机发送指令，而从机接收指令并返回数据。
3.半双工通信：RS485通信只能在一个方向上进行通信，即由主机发送指令到从机，或者从机发送数据到主机，无法同时进行双向通信。
4.多层级网络：RS485通信可以通过多级网络实现跨越更长的距离和更多设备的通信，每级网络之间通过中继器进行连接。
二、RS485通信方式1.同步方式：同步通信是指主机和从机之间在时钟方面进行同步的通信方式。
主机发送时钟信号给从机，从机根据时钟信号进行数据发送和接收，确保数据的完整性和准确性。
同步通信的优点是数据传输速度快，但对时钟同步要求较高。
2.异步方式：异步通信是指主机和从机之间不需要进行时钟同步的通信方式。
主机和从机之间通过控制字符进行数据传输和接收，可以自由控制数据传输速度和时钟精度。
异步通信的优点是适用性广，不需要严格的时钟同步，但数据传输速度较慢。
三、RS485通信协议1.物理层：RS485通信采用差分传输的物理层信号，正负两个信号线分别传输高低电平数据。
通信时需进行数据电平转换，将逻辑高电平和逻辑低电平转换为物理层的高电平和低电平信号。
2.数据链路层：RS485通信的数据链路层采用帧结构进行数据的传输和接收。
数据帧包括起始位、数据位、校验位和停止位。
起始位用于表示数据帧的开始，数据位用于存储实际传输的数据，校验位用于验证数据的准确性，停止位用于表示数据帧的结束。
四、RS485通信应用场景1.工业自动化控制：RS485通信可用于PLC控制系统、工业仪表传感器等设备之间的通信，可实现工业自动化控制和数据采集。
2.楼宇自控系统：RS485通信可用于楼宇自控系统中的空调、照明、电梯等设备之间的通信，实现楼宇设备的集中控制和管理。
串口通信原理
串口通信原理串口通信是一种用于在计算机或其他设备之间传输数据的通信方式。
它是一种通过串行线路进行数据传输的通信方式，相比并行通信，串口通信可以节省大量的线路资源，因此在很多场合下被广泛应用。
本文将介绍串口通信的原理及其在实际应用中的一些特点。
首先，串口通信的原理是通过串行线路将数据一位一位地传输。
在串口通信中，数据是按照一定的速率通过串行线路进行传输的，这个速率被称为波特率。
波特率越高，数据传输的速度也就越快。
在进行串口通信时，发送端和接收端的波特率必须是一致的，否则会导致数据传输错误。
其次，串口通信中的数据是通过数据位、停止位和校验位来进行传输的。
数据位指的是每个数据字节中实际用于传输数据的位数，通常为8位。
停止位是用来标识一个数据帧的结束的位，通常为1位。
校验位是用来验证数据传输是否正确的位，通常有奇校验、偶校验和无校验三种方式。
通过这些位的组合，可以确保数据在传输过程中不会出现错误。
另外，串口通信还有两种常见的接口标准，分别是RS-232和RS-485。
RS-232是一种较为常见的串口通信接口标准，它通常用于在个人电脑和外部设备之间进行数据传输。
RS-485是一种用于工业控制系统中的串口通信接口标准，它可以支持多个设备之间的数据传输，并且具有较高的抗干扰能力。
在实际应用中，串口通信常常被用于各种设备之间的数据传输，比如计算机与打印机、计算机与传感器等。
通过串口通信，这些设备可以方便地进行数据交换，实现各种功能。
另外，串口通信也被广泛应用于各种嵌入式系统中，比如工业控制系统、智能家居系统等。
总的来说，串口通信是一种简单而有效的数据传输方式，它通过串行线路进行数据传输，可以节省大量的线路资源，因此在各种设备之间的数据传输中得到了广泛的应用。
希望本文对串口通信的原理及其在实际应用中的特点有所帮助。
单片机串口通信原理
单片机串口通信原理一、引言单片机串口通信是一种常见的通信方式，它通过串口将单片机与其他设备进行数据交换。
本文将介绍单片机串口通信的原理、工作方式以及相关的应用。
二、单片机串口通信原理单片机串口通信是通过串行通信接口实现的。
串口通信使用两根信号线进行数据传输，分别是发送线（TXD）和接收线（RXD）。
发送端将要传输的数据按照一定的规则转换为电信号，通过发送线发送出去；接收端则将接收到的电信号转换为数据，通过接收线接收。
在单片机串口通信中，数据的传输是按照一定的帧格式进行的。
典型的帧格式包括起始位、数据位、校验位和停止位。
起始位用来表示数据传输的开始，通常为逻辑低电平；数据位用来存储要传输的数据，通常为8位；校验位用来检测数据传输的正确性，可以用于纠错；停止位用来表示数据传输的结束，通常为逻辑高电平。
三、单片机串口通信工作方式单片机串口通信有两种工作方式，分别是同步方式和异步方式。
1. 同步方式同步方式的特点是发送端和接收端的时钟信号保持同步。
发送端和接收端需要在通信之前约定好时钟信号的频率和相位，以确保数据的传输速度和稳定性。
同步方式的优点是传输速度快且稳定，但需要更复杂的硬件支持。
2. 异步方式异步方式的特点是发送端和接收端的时钟信号不同步。
发送端和接收端之间不需要约定时钟信号，而是通过起始位和停止位来进行数据的同步。
异步方式的优点是硬件要求简单，适用于大多数场景。
四、单片机串口通信应用单片机串口通信广泛应用于各种领域，例如智能家居、工业自动化、医疗设备等。
通过串口通信，单片机可以与各种传感器、执行器、显示器等设备进行数据交换，实现各种功能。
1. 智能家居在智能家居系统中，单片机可以通过串口与各种传感器连接，如温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等。
通过串口通信，单片机可以读取传感器的数据，并根据数据进行相应的控制，如控制空调、灯光等。
2. 工业自动化在工业自动化领域，单片机串口通信被广泛应用于PLC（可编程逻辑控制器）和人机界面（HMI）之间的数据交换。
串口通信原理详解
异步通信的数据格式 ：
起 空始 闲位
一个字符帧 数据位
校停 验止 位位
空 下一字符 闲 起始位
LSB
MSB
异步通信的特点：不要求收发双方时钟的
严格一致，实现容易，设备开销较小，但 每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧 之间还有间隔，因此传输效率不高。
2、同步通信
同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制， 使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均 为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即 保持位同步关系，也保持字符同步关系。发送方对接收方 的同步可以通过两种方法实现。
设 备
8位顺次传送
设 备
串行通信的特点：传输线少，长距离传送时 成本低，且可以利用电话网等现成的设备， 但数据的传送控制比并行通信复杂。
7.1.1 串行通信的基本概念
一、异步通信与同步通信
1、异步通信 异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟
控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求 发送和接收设备的时钟尽可能一致。
发送
接收
单工
发送 时间1 接收 接收 时间2 发送
半双工
发送
接收
接收
发送
全双工
三、信号的调制与解调
利用调制器（Modulator）把数字信号转换成 模拟信号，然后送到通信线路上去，再由解调器 （Demodulator）把从通信线路上收到的模拟信 号转换成数字信号。由于通信是双向的，调制器 和解调器合并在一个装置中，这就是调制解调器 MODEM。
在方式0时，SM2必须是0。在方式1时，若SM2=1， 则只有接收到有效停止位时，RI才置1。
●REN，允许串行接收位。由软件置REN=1，则启动 串行口接收数据；若软件置REN=0，则禁止接收。
c51串口通信原理
c51串口通信原理
C51串口通信的原理主要涉及到串行数据传输的方式。
在C51中，串口通
信可以通过串行数据通信模式进行，包括单工通信、半双工通信和全双工通信。
在串行通信中，数据是一位一位地进行传输的。
每一位数据在传输中都占据一个固定的时间长度。
串行通信的一个主要优点是传输线少，占用引脚资源少，成本低，适合远距离传送。
具体到C51的串口通信，其工作方式可以分为方式0、方式1等。
在方式0时，串行口作为同步移位寄存器的输入输出方式，数据由RXD（）引脚输
入或输出，同步移位脉冲由TXD（）引脚输出。
发送和接收均为8位数据，低位在先，高位在后。
在方式1时，它是10位数据的异步通信口，TXD为数据发送引脚，RXD为数据接收引脚，传送一帧数据的格式包括1位起始位、8位数据位和1位停止位。
此外，关于串行口的波特率，PCON中有一位SMOD与串行口工作有关：SMOD（）波特率倍增位。
在串行口方式1、方式2、方式3时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1时，波特率提高一倍。
复位时，SMOD=0。
以上是C51串口通信的基本原理，如需了解更多信息，建议咨询专业技术人员或查阅C51相关的专业书籍。
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功能说明
数据载波检测 接收数据 发送数据
缩写
DCD RXD TXD
针号
8 3 2
功能说明
数据载波检测 接收数据 发送数据
缩写
DCD RXD TXD
4
5 6
数据终端准备
信号地 数据设备准备好D源自RGND DSR20
7 6
数据终端准备
信号地 数据准备好
DTR
GND DSR
7
8 9
请求发送
清除发送 振铃指示
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
串口通讯--接口电路
能够完成上述“串<- ->并”转换功能的电路，通常称为“通用异步收 发器” （UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）, 典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550。
波特率
波特率 (bps) 110 300 1200 2400 4800 9600 1 号电缆传输距离（英尺） 5000 5000 3000 1000 1000 250 2 号电缆传输距离（英尺） 3000 3000 3000 500 250 250
• 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
1 2 3
串行通讯的概念
• 串行通讯：一条信息的各位数据被逐位按顺序传送 的通讯方式称为串行通讯。 • 串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行， 最少只需一根传输线即可完成，
• 成本低但送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到 几千米。
• 根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单 工、半双工和全双工三种。
RS-232C的接口信号 RTS CTS
• 请求发送(Request to send-RTS)——用来表示DTE请求 DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效 （ON状态），向MODEM请求发送。它用来控制 MODEM是否要进入发送状态。
• 允许发送（Clear to send-CTS）——用来表示DCE准备 好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应 信号。当MODEM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TxD发送数据。
• （3）地线 • 有两根线SG、PG——信号地和保护地信号线，无方向。
实际应用
A
B
NULL MORDEM 的标准接法
1
2
2
3
4
NULL MORDEM 的标准接法
5
计算机串口通信常用连接
最简连接
简单连接
完全连接
其它通信方式
• 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。 • 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。 • 并行通讯的特点是：各数据位同时传送，传送速度 快、效率高，但有多少数据位就 • 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。
数据位与停止位
• 数据位：1位、2位
• 停止位：1位、1.5位、2位
流控制
.流控制在串行通讯中的作用 解决丢失数据的问题 .硬件流控制 硬件流控制常用的有RTS/CTS（请求发送/清除发送） 流控制和DTR/DSR（数据终端就绪/数据设置就绪）流 控制 .软件流控制
一般通过XON/XOFF来实现软件流控制。
RTS
CTS DELL
4
5 22
请求发送
清除发送 振铃指示
RTS
CTS DELL
2、RS-232C的接口信号 DSR DTR
• RS-232C规标准接口有25条线，4条数据线、11条控制 线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9根， 它们是： • （1）联络控制信号线： • 数据装置准备好（Data set ready-DSR)——有效时 （ON）状态，表明通信装置处于可以使用的状态。 • 数据终端准备好(Data set ready-DTR)——有效时（ON） 状态，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号决定。
• （2）数据发送与接收线：
RS-232C的接口信号 ---TxD RxD
• 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)。
• 这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM 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RTS/CTS联络信号， 使其变高。
RS-232C的接口信号 DCD RI
• 接收线信号检出(Received Line detectionRLSD)——用来表示DCE已接通通信链路， 告知DTE准备接收数据。当本地的MODEM收 到由通信链路另一端（远地）的MODEM送 来的载波信号时，使RLSD信号有效，通知 终端准备接收，并且由MODEM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RxD送到终端。此线也叫做数据载波检 出(Data Carrier dectection-DCD）线。 • 振铃指示(Ringing-RI)——当MODEM收到交 换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效 （ON状态），通知终端，已被呼叫。