串行接口简介
串行-并行接口
串行接口串行接口简称串口，也称串行通信接口或串行通讯接口（通常指COM 接口），是采用串行通信方式的扩展接口。
中文名串行接口外文名Serial Interface简称串口别称通常指COM接口串行接口 (Serial Interface) 是指数据一位一位地顺序传送，其特点串行接口是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。
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：数据位的传送，按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成；成本低但传送速度慢。
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。
2由来串口的出现是在1980年前后，数据传输率是115kbps～230kbps。
串口出现的初期串行接口连接器(4张)是为了实现连接计算机外设的目的，初期串口一般用来连接鼠标和外置Modem以及老式摄像头和写字板等设备。
串口也可以应用于两台计算机（或设备）之间的互联及数据传输。
由于串口（COM）不支持热插拔及传输速率较低，目前部分新主板和大部分便携电脑已开始取消该接口。
目前串口多用于工控和测量设备以及部分通信设备中。
3接口划分标准总述串口通信的两种最基本的方式：同步串行通信方式和异步串行通信方式。
同步串行是指SPI（Serial Peripheral interface）的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。
SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息，TRM450是SPI 接口。
异步串行是指UART（Universal AsynchronousReceiver/Transmitter），通用异步接收/发送。
UART是一个并行输入成为串行输出的芯片，通常集成在主板上。
UART包含TTL电平的串口和RS232电平的串口。
串行通信接口及总线标准
RS-4
定义
RS-485是一种改进的串行 通信接口标准，由EIA制定。
特点
采用差分信号传输方式， 具有多站能力、高抗干扰 能力和长距离传输能力。
应用
广泛应用于工业自动化、 楼宇自动化和智能家居等 领域。
SPI
定义
应用
SPI是一种同步串行通信协议，由摩托 罗拉公司制定。
常用于微控制器和外围设备之间的通 信。
感谢观看
详细描述
在工业自动化控制系统中，各种设备如传感器、执行器、控制器等需要实时地进行数据交换和通信。 串行通信接口能够提供稳定、可靠的连接，使得设备间能够高效地传输数据，实现自动化控制和监测 。这有助于提高生产效率、降低成本、减少故障发生率。
智能家居系统
总结词
串行通信接口在智能家居系统中发挥关键作用，能够实现家庭设备的互联互通，提升家居生活的便利性和舒适度。
VS
详细描述
物联网设备间需要进行大量的数据交换和 通信，以实现设备的远程监控和管理。串 行通信接口能够提供高效、可靠的数据传 输服务，使得设备间能够稳定地进行通信 。这有助于促进物联网的发展和应用，提 高设备的可维护性和可管理性，降低运营 成本。
汽车电子系统
总结词
串行通信接口在汽车电子系统中具有重要价 值，能够实现汽车各系统间的信息共享和协 同工作，提高汽车的安全性和可靠性。
数据传输速率较慢。
03
02
特点
04
数据传输距离较远。
数据传输线少，成本低。
05
06
适用于不同设备之间的通信。
串行通信接口的重要性
01
02
03
04
实现设备之间的数据交换和通 信。
简化电路设计，降低成本。
第五讲：串行接口和GPIO
段勃 duanbo@
1
串行接口
串行接口的概念 C33处理器的串行接口 RS232规范和接口芯片 RS485规范和接口芯片 在C33中的串口处理底层驱动 其他串行接口规范
2
串行接口的概念
嵌入式处理器之间通信的需求
每个嵌入式处理器的任务相对单一 利用模块化结构把大任务分布在多个处理器上
C33 串行接口的连接（1）
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C33 串行接口的连接（2）
C33 串行接口
LPC930串行接口
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C33 串行接口的连接（3）
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在C33中的串口处理底层驱动
串口通信时，数据的物理发送过程由硬件自动完 成 软件需要的操作
波特率的设置 起始位、停止位等的模式设置 将要发送的字节写入发送缓存 在接收到数据时从接收缓存中读取字节
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提高串口通信速率
减少在串口中断服务程序中的处理内容 使用查询方式接收数据 使用DMA或者IDMA的方式接收数据 使用带FIFO的串口（33L05处理器）
23
其他串行接口协议
I2S总线
I2C总线
Philips的音频信号传输标准 三线（SCK、WS、SD），同步传输 BlackFin上的I2S接口 Philips的芯片间串行传输总线 两线（数据线SDA，时钟线SCL） 比如24系列的EEPROM National Semi.的标准 很多EEPROM用到MicroWire 比如93系列的EEPROM
串行接口的特点
同一时刻只传送一位信息 接口简单，传输速率相对较低（波特率较低） 可以有异步、同步、全双工、半双工、单工等工作方式 一个典型串口一般有三条线（TxD、RxD、GND）
《单片机串行接口》课件
目录
CONTENTS
• 单片机串行接口概述 • 单片机串行接口的硬件结构 • 单片机串行接口的编程实现 • 单片机串行接口的调试与测试 • 单片机串行接口的应用实例
01
CHAPTER
单片机串行接口概述
定义与特点
定义：单片机串行接口是指单片机与其 他设备或系统之间进行串行通信的接口 。
示波器
用于测量信号的波形和参数，如电压、频率等。
逻辑分析仪
用于分析单片机的串行接口信号，以便于调试和 测试。
串行接口的性能评估
传输速率
评估串行接口的传输速度，确保满足应用需 求。
误码率
评估数据传输的准确性，确保数据传输无误 码。
兼容性
评估串行接口与其他设备的兼容性，以便于 与其他设备进行通信。
05
串行接口的中断处理
中断请求
当串行接口接收到数据或发生错误时，会产生 中断请求信号。
中断服务程序
在中断服务程序中，根据中断类型执行相应的 处理操作，如数据接收或错误处理。
中断优先级
根据实际情况，为不同的中断类型分配不同的优先级，以确保重要中断得到及 时处理。
04
CHAPTER
单片机串行接口的调试与测 试
为了提高数据传输的准确性，可以选择奇校验或偶校 验方式。
串行数据的发送与接收
发送数据
将要发送的数据按照串行 协议打包，并通过串行接 口发送出去。
接收数据
从串行接口接收数据，并 根据协议进行解析，提取 出有用的信息。
数据缓冲
为了提高数据传输的效率 ，可以设置数据缓冲区， 以暂存待发送或待处理的 数据。
单片机串行接口的硬件结构
串行接口的电路组成
RS-232C串行接口的简介
2.2 RS-232C串行接口硬件接口管脚的定义
RTS：发送请求，输出。当DTE需要向DCE发送数据时，向接收方（DCE）输出RTS信号。 CTS：发送允许或清除发送，输入。作为“清除发送”信号使用时，由DCE输出，当CTS有效时，DTE 将终止发送（如DCE忙或有重要数据要回送DTE）；而作为“允许发送”信号使用时，情况刚好相反：当 接收方接收到RTS信号后进入接收状态，接收方准备就绪后向请求发送方回送 CTS 信号，发送方检测到 CTS有效后，启动发送过程。
上的信号衰减的缘故。因为RS-232C标准采用单端发送和单端接收，易受共模噪声干扰，有时噪声幅度 高达好几伏，所以电平摆幅小了，噪声会淹没有用信号，可靠性差。另外，考虑到长线上的信号会衰减， RS-232C标准规定，要求驱动器输出端电平必须在±5V～±15V，负载端要大于+3V（逻辑0）或小于-3V （逻辑1），这意味着传输线上即使是衰减2～12V电平，负载端也可以正确有效地检测出逻辑1和逻辑0。 请注意：单片机串行口采用正逻辑的TTL电平，这样就存在TTL电平与EIA电平之间的转换问题。
2.2 RS-232C串行接口硬件接口管脚的定义
由于RS-232C接口标准并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的 连接器，其引脚的定义也各不相同。DB-25、DB-9定义见下图：
RS-232C的标准定义了25芯标准连接器中的20根信号线，其中2条地线、4条数据线、11条控制线、3 条定时信号线，剩下的5根线作备用或未定义。常用的只有DSR、DTR、RTS、CTS、RLSD、RI、TXD、RXD、 GND管脚。
息可以传送到各个从机或传送到某个指定的从机，而从机发出的信息只能被主机接收。
情况下，DTE和 DCE之间最大传输距离为15m。为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气特性中
串行口工作原理
串行口工作原理
串行口是一种用于数据传输的硬件接口，它可以将数据逐个比特地传输。
串行口工作的基本原理是将需要传输的数据按照一定的规则进行分割，并以连续的比特序列的形式进行传输。
在串行口的工作过程中，数据被分成一个个比特，然后按照事先约定好的规则，依次传输给接收端。
这个规则包括了每个比特的位宽、传输的顺序以及同步的方式等等。
通常情况下，串行口使用的是异步传输方式，也就是说，传输时不需要事先进行时钟同步，而是在数据的起始位置插入起始位和校验位来提供同步信息。
在串行口的数据传输过程中，发送端按照一定的时序将数据比特逐个发送给接收端。
接收端按照相同的时序依次接收每个比特，并通过解码、校验等操作恢复原始数据。
为了保证数据的准确性，通常还会在传输过程中加入差错检测和纠错机制，例如CRC校验等。
串行口的工作原理与并行口不同，串行口通过逐个比特的方式传输数据，相比之下，串行口在传输速率上可能会受到一定的限制。
但是串行口的传输距离相对较长，传输线路简单，而且可以灵活选择传输速率，因此在许多应用场景下得到了广泛的应用。
例如，在计算机、通信设备、工业自动化等领域中，串行口被广泛用于连接外部设备与主机进行数据交互。
串口的由来及简介
3、RS-232C的接口信号 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： （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→D
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。在短距离传 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
七、RS-422与RS-485的瞬态保护
前文提到的信号接地措施，只对低频率的共模干扰有保护作用，对于频率很高的 瞬态干扰就无能为力了。由于传输线对高频信号而言就是相当于电感，因此 对于高频瞬态干扰，接地线实际等同于开路。这样的瞬态干扰虽然持续时间 短暂，但可能会有成百上千伏的电压。
USB通信逻辑上分成了三层:信号层、协议层和数据传输层。信号层用来实现在 USB设备和主机的物理连接之间传输位信息流的信息。协议层用来实现USB设 备和USB主机端的系统协议软件之间传输包字节流的信息，它们在信号层被 编码成NRZI位信息后传送出去。数据传输层用来实现在USB主机端的客户端 驱动程序和设备端的功能接口之间传输有一定意义的信息，这些信息在协议 层被打包成包格式。
主板 : 什么是PS/2接口
PS/2接口是目前最常见的鼠标接口，最初是IBM公司的专利，俗称“小口”。 这是一种鼠标和键盘的专用接口，是一种6针的圆型接口。但鼠标只使用其中 的4针传输数据和供电，其余2个为空脚。PS/2接口的传输速率比COM接口 稍快一些，而且是ATX主板的标准接口，是目前应用最为广泛的鼠标接口之 一，但仍然不能使高档鼠标完全发挥其性能，而且不支持热插拔。在BTX主板 规范中，这也是即将被淘汰掉的接口。 需要注意的是，在连接PS/2接口鼠标时不能错误地插入键盘PS/2接口（当 然，也不能把PS/2键盘插入鼠标PS/2接口）。一般情况下，符合PC99规范 的主板，其鼠标的接口为绿色、键盘的接口为紫色，另外也可以从PS/2接口 的相对位置来判断：靠近主板PCB的是键盘接口，其上方的是鼠标接口。
SDI接口的介绍
SDI接口介绍串行接口是把数据字的各个比特以及相应的数据通过单一通道顺序传送的接口。
由于串行数字信号的数据率很高，在传送前必须经过处理。
用扰码的不归零倒置（NRZI）来代替早期的分组编码，其标准为SMPTE-259M和EBU-Tech-3267，标准包括了含数字音频在内的数字复合和数字分量信号。
在传送前，对原始数据流进行扰频，并变换为NRZI码确保在接收端可靠地恢复原始数据。
这样在概念上可以将数字串行接口理解为一种基带信号调制。
SDI接口能通过270Mb/s的串行数字分量信号，对于16：9格式图像，应能传送360Mb/s的信号。
NRZI码是极性敏感码。
用"1"和"0"表示电平的高和低，如果出现长时间的连续"1"或连续"0"，会影响接收端从数字信号中提取时钟。
因为串行数字信号接口不单独传送时钟信号，接收端需从数字信号流中提取时钟信号，所以要采用以"1"和"0"来表示有无电平变换的NRZI码。
接收NRZI码流时，只要检出电平变换，就可恢复数据，即使全是"1"信号，导致的信号频率也只是原来时钟频率的一半，再经过加扰，连续"1"的机会减少，也就使高频分量进一步减少了。
在数据流的接收端，由SDI解玛器从NRZI码流恢复原数据流。
SDI接口不能直接传送压缩数字信号，数字录像机、硬盘等设备记录的压缩信号重放后，必须经解压并经SDI接口输出才能进入SDI系统。
如果反复解压和压缩，必将引起图像质量下降和延时增加，为此各种不同格式的数字录像机和非线性编辑系统，规定了自己的用于直接传输压缩数字信号的接口。
（a）索尼公司的串行数字数据接口SDDI（SerialDigital Data Interface），用于Betacam-SX非线性编辑或数字新闻传输系统，通过这种接口，可以4倍速从磁带上载到磁盘。
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串行接口简介
串行接口（Serial port）简称串口，是计算机在与外围设备或者其他计算机连接进行数据传送时的一种常用接口方式。
串口通信的特点在于数据和控制信息室一位接一位地传送出去的，若出错则重新发送该位数据，由于每次只发送一位数据，其传输速度较慢，但因为干扰少，所以更适用于长距离传送。
串口已成为大多数计算机的标准配置之一，在许多普通计算机的接口中都能找到。
用户只需增加一根连接线即可进行串口通信，不需要增添其他额外设备，所以在工业控制盒通信中得到了广泛的应用，但是一个串口只能与一个设备进行连接和通信，对于某些应用需求这是一个限制。
协议：
串口有多种通信标准和接口形式，如RS-232、RS-422、RS485等，各种形式接口的管脚数量和定义也不尽相同。
其中最常用的修订版本是RS-232C。
RS-232C标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，定义是“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”。
RS-232C是一个已制定很久的标准（RS表示推荐标准；232表示标识符；C表示修改次数），它描述了计算机及相关设备间较低速率的串行数据通信的物理接口及协议。
硬件：
EIA RS-232C标准串口常用于连接计算机、打印机和调制解调器等设备。
在许多PC机的主板接口上都能找到他们的身影，这是一种D形接口，分别为25针和9针两种形式，如下图所示。
9针串口的9条连接线中包括2条数据线（TD和RD）、5条握手线（RTS、CTS、DSR、CD）、1条信号地线（SG）和1条振铃指示线（RI），这些引线足以包含大多数RS-232接口中使用的核心引线。
25针串口是标准的RS-232接口，其引线除了包括RS-232的核心引线集外，还可覆盖标准中规定的所有信号。
我们的实验中，要使用串口COM1进行自收发实验。
我们将串口COM1 的2脚和3脚短路。
则由2脚发送的数据会立即传送到3脚。
用示波器监视2、3脚的连线，即可观察串口所发送的信号（注意：示波器还要连接信号地）。
当进行COM2和COM3两个串口通信实验时，两个串口的连接为
数字逻辑定义：
串口中传输的是数字信号。
但其逻辑的定义与此前所介绍的TTL信号（3~5V：逻辑"1"，0~0.8V：逻辑"0"）有别。
计算机主板所配置的串口一般为RS232电平的串口（EIA RS-232C）。
其电平逻辑的定义如下图（+3~+15V：逻辑"0"，-3~-15V：逻辑"1"）。
在RTS、CTS、DSR、DTR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
EIA RS-232C 与TTL转换：EIA RS-232C 是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。
因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA RS-232C 与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。
通信字符帧：
使用串口进行通信时，每个字符帧代表一个要传送的字符，为了保证数据传送的完整性，一个字符帧一般由以下几部分按顺序组成。
●起始位：表示字符帧的起始位置，占1bit；
●数据位：表示字符数据的内容，大小由数据位指定；
●校验位：表示是否使用奇偶校验方法保证传送的可靠性，占1bit。
奇偶校验是一种校验
代码传输正确性的方法。
根据被传输的一组二进制代码的数位中“1”的个数是奇数或偶数来进行校验。
采用奇数的称为奇校验，反之，称为偶校验。
奇校验：就是让原有数据序列中（包括你要加上的一位）1的个数为奇数；如1000110（0）你必须添0这样原来有3个1已经是奇数了，所以你添上0之后1的个数还是奇数个。
偶校验：就是让原有数据序列中（包括你要加上的一位）1的个数为偶数。
如1000110（1）你就必须加1了这样原来有3个1，要想1的个数为偶数就只能添1了。
●终止位：表示字符帧的终止，附加于末尾，大小由终止位数指定。
一个典型的串口通信字符帧如下图。
串口配置：
进行通信前，需要了解以下几个参数的意义和设置方法：
●波特率（Baud Rate）：每秒通过串口传送的数据bit数；
●数据位数（Data Bits）：用来指定数据位的bit位数；
●奇偶校验（Parity）：表示是否使用奇偶校验方法保证传送的可靠性；
●流控制（Flow Control）：表示是使用什么方式的流控制。
硬件流控使用串行电缆控制线
上的电压信号来控制数据的发送和接收。
软件流控使用数据流中的两个特殊的字符，XOFF和XON，来控制数据的接收和发送。
●终止位数（Stop Bits）：用来附加在字符帧末尾的终止信号位数。
我们实验中采用的配置为：波特率9600，数据位8位，终止位数1位，无奇偶校验，无流控制。