第六章异步串行通信(SCI)清华洪伟解析
第六章清华93607
同步时序电路分析
《数字电子技术基础》第五版
例：请分析以下同步时序电路：
FF0 1J
Q0
C1 1K
Q0 &
FF1
Q1
1J
C1
Q1
1K
CP
（1）写出驱动方程：
J
0
Q
n 2
Q
n 1
K 0 1
J 1
Q
n 0
K 1
Q
n 0
Q
n 2
FF2 & 1J
Q2
&
1
Y
C1
Q2
1K
(2)状态 方 Q2*程 QA 1* ： Q D 11Q2 (3 )输出方程： Y[A (Q 1 Q 2)(A Q 1 Q 2 )]A Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
《数字电子技术基础》第五版
（4）列状态转换表：
Q2*Q1 *Y 00 Q2Q1 A
0
01/0
一、状态转换表
Q 3 Q 2 Q 1 Q 3 * Q 2 * Q 1 *Y
000001 0 001 01 00 01 001 1 0 01 1 1 000 1 001 01 0 1 01 1 1 00 1 1 00001 1 1 1 0001
QQ2*1*Q(1QQ22Q3
)Q1 Q1Q3Q2
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》（第五版）教学课件
清华大学 阎石 王红
联系地址：清华大学 自动化系 邮政编码：100084 电子信箱：wang_ 联系电话：(010)62792973
《数字电子技术基础》第五版
第六章 时序逻辑电路
数字信号处理 串行通信接口(SCI)
12
SCI的增强特性
SCIFIFO描述 发送器与接收器各有16级FIFO，有3个专门的寄存器控制； 复位时，SCI工作于标准模式，禁止FIFO功能。
自动波特率检测 自动检测SCI通信的波特率，并刷新BRR寄存器。
(BRR+1)×8
注意：如果BRR＝0，则波特率＝LSPCLK/16.
SCICLK×8
1≤BRR≤65535，如果BRR＝0，等同于BRR＝1
BRR
SYSCLKOUT/4
6
SCI多处理器通信
在同一条串行连线上，多处理器通信模式允许一个处理器 (主机)向串行线上其它处理器（从机）发送数据。
一条串行线上每刻只能有一个节点发送数据（发送使能控 制），但可以多个节点同时接收数据。 1、地址字节
13
第7章 DSP片上串行通信外设
7.3 串行通信接口（SCI）
串行通信概述
串行通信：通信线上既传输数据信息，也传输联络信息，因 此收发双方就必须要有通信协议。特点是串行传输成本低， 适用于远距离通信，但传输速度低。 串行通信分类：1）同步通信；2）异步通信。
同步通信:发送器和接收器通常使用同一时钟源来同步。方法是在发送器 发送数据时同时包含了时钟信号，接收器利用该时钟信号进行接收。 异步通信：收发双方的时钟不是同一个时钟，是由双方各自的时钟实现数 据的发送和接收。但要求双方使用同一标称频率，允许有一定偏差。 同步方法：要正确传输字符，准确读取每一位是必须用各自的时钟同步的， 为克服不同时钟的偏差，每个字符都有一个起始位进行同步。
方法二： 利用TXWAKE位产生11位的空闲时间 1）首先置位TXWAKE（SCICTL1.3），控制数据发送特征； 2）写一个数据字节（内容不重要）到SCITXBUF，发送一个
第六章异步串行通信(SCI)清华洪伟解析
接收端在其时钟上升沿采样数据线电平，以识别数据位的 高低状态。
What is the data transmitted above?
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第六章异步串行通信（SCI） ——异步串行通信协议RS-232标准
数据位识别
Tx_clk
TxD 传输过程会引起信号的延迟，会引入外部干扰导致的噪声及毛刺
差分信号
每个信号使用两根线传输，信号的值由两个线上的电 平的差值表示 通信方不需要共同的参考地 对干扰抑止能力强 传输速率高
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微控制器常见的通信类型
总线类型 UART 线数 2 通信类型 异步 多主 波特率（bps) No 3K-1M 器件数 目 2 总线长度 *
SPI
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第六章异步串行通信（SCI） ——异步串行通信协议RS-232标准
TTL level vs. RS232 level
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第六章异步串行通信（SCI） ——异步串行通信协议RS-232标准
TTL level vs. RS232 level
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第六章异步串行通信（SCI） ——异步串行通信协议RS-232标准
(Transmit Data ) (Receive Data) (Ground) (Require to Send) (Clear to Send) (Data Terminal Ready) (Data Carry Detected) (Data Set Ready)
Ready always, or XON/XOFF protocol, ASCII only!
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第六章异步串行通信（SCI） ——通信基础知识
主从式
vv3[计算机]《嵌入式技术基础与实践》习题参考答案
![vv3[计算机]《嵌入式技术基础与实践》习题参考答案](https://img.taocdn.com/s3/m/f6a4e94a814d2b160b4e767f5acfa1c7aa0082f3.png)
第1章概述习题参考答案1．嵌入式系统的基本含义是什么？为什么说单片机是典型的嵌入式系统？答：即MCU的含义是：在一块芯片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM/ROM 等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。
大部分嵌入式系统以MCU为核心进行设计。
MCU从体系结构到指令系统都是按照嵌入式系统的应用特点专门设计的，它能很好地满足应用系统的嵌入、面向测控对象、现场可靠运行等方面的要求。
因此以MCU为核心的系统是应用最广的嵌入式系统。
2．简述嵌入式系统的特点以及应用领域。
答：嵌入式系统属于计算机系统，但不单独以通用计算机的面目出现;嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法;使用MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采用不同存储介质;开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的知识;嵌入式系统的其他特点,比如紧张的资源，较高稳定性要求，低功耗，低成本等。
一般用于工业控制，智能家电，日常电子等领域。
4．比较MCU与CPU的区别与联系。
答：CPU是一个单独的PC处理器。
而MCU，则有微处理器，存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。
所以可以这么说，MCU 是一个包含微处理器的嵌入式系统，而CPU紧紧是一个处理器而已。
第2章FreescaleS08微控制器习题参考答案1．给出AW60存储器映像的简要说明。
答：所谓存储器映像，是指地址$0000~$FFFF这个64KB空间，哪些地址被何种存储器所占用，或者说AW60的RAM、Flash、I/O映像寄存器各使用$0000~$FFFF这个64KB空间中的哪些地址。
简单地说，就是$0000~$FFFF这个64KB空间是如何分配的。
2．AW60的引脚主要分为哪几类？简要说明主要引脚的功能。
答：（1）电源类信号引脚（2）复位信号引脚（3）主要功能模块引脚。
比如定时器，IRQ中断等。
（4）其他，比如背景调试BKGD引脚主要引脚：AW60最小系统连接的I/O口，以及各具体功能I/O口。
实验一简单的异步串行通信实验报告
实验一简单的异步串行通信实验一、实验目的及要求1、了解掌握RS－232接口标准以及 DB9的主要引脚功能；2、了解掌握串口通信的基本原理；3、学习掌握RS－232电缆的制作和测试方法；4、学习掌握使用串口调试程序进行串口之间的通信实验。
二、实验原理1、异步串行通信原理在计算机系统中，每个字符一般使用一个 8 位二进制代码表示。
在数据通信中，通常将传送的每个字符的二进制代码按照由低位到高位的顺序依次发送的方式称为串行通信。
图 2-1 是串行通信的示意图。
由于串行通信只需在发送方和接收方之间建立一条通信信道，因此可以减小通信系统的造价。
在远程通信中，一般采用串行通信方式。
图 1-1 串行通信示意图同步是数据通信中必须解决的一个重要问题。
所谓同步就是要求通信的收发双方在时间基准上保持一致。
在串行通信中，“异步”是同步收发双方通信的重要方式。
在异步串行通信中，每个字符作为一个独立的整体进行发送，字符之间的时间间隔可以是任意的。
为了实现同步，需要在每个字符的第一位前加 1 位起始符（逻辑 1），并在字符的最后一位后加 1位、1.5 位或 2 位停止位（逻辑 0）。
异步串行传输的比特流结构如图 2-2所示。
图 1-2 异步串行传输的比特流结构常用的串行通信接口标准包括RS-232、RS-449、V.24、V.35等。
其中，RS-232是最常用的串行通信标准之一。
个人计算机及终端系统中配备的串行接口几乎都符合 RS-232 标准。
2、RS-232 接口标准串行口是一种最基本的通信接口，基本上所有的个人计算机及通信终端设备都配有这种接口。
RS-232 的主要内容就是定义数据终端设备DTE（data terminal equipment）和数据通信设备DCE（data circuit equipment）之间的接口标准。
RS-232 是美国电子工业协会 EIA 推荐使用的串行通信标准。
其初衷是为了促进利用电话网进行数据通信应用的发展，现在也普遍应用于各类计算机或终端设备之间的短距离连接。
sci串口通信原理 -回复
sci串口通信原理-回复SCI（串行通信接口）是一种常见的串口通信协议，被广泛应用于各种电子设备中。
在本文中，我们将一步一步回答关于SCI串口通信原理的问题，包括它的工作原理、常见的应用场景以及一些技术细节。
首先，让我们来了解SCI串口通信的工作原理。
SCI是一种串行通信接口，它通过使用单一的线路来传输数据。
这条线路被分为两个方向，一个用于传输数据（TX），一个用于接收数据（RX）。
通过在这两个方向上的电位变化，可以实现数据的传输。
SCI串口通信一般使用异步传输模式，即数据按照一个位一个位地传输，每个位之间使用起始位和停止位进行分隔。
在SCI串口通信中，每个数据位通常是8位或9位。
其中，8个数据位中的7个用于传输数据的真正内容，而最高位为校验位。
校验位有助于检测数据传输错误，提高数据传输的可靠性。
在接收端，接收器会比对接收到的校验位和传输过程中计算得到的校验位，以检测并纠正任何可能的错误。
除了数据位外，SCI串口通信还使用两个控制信号：RTS（请求发送）和CTS（清除发送）。
RTS信号由发送端控制，用于请求发送数据。
而CTS 信号由接收端控制，用于指示接收端是否准备好接收数据。
这两个控制信号的使用可以有效地控制数据的传输速率，避免数据传输丢失或溢出的情况发生。
SCI串口通信可以应用于多种场景中。
例如，它常用于个人电脑与其他外部设备之间的通信，如打印机、调制解调器、数码相机等。
此外，它还可以用于嵌入式系统中，如工业自动化、机器人控制、仪器仪表等。
由于SCI串口通信具有简单、可靠、成本低廉等特点，因此在各种场景下都有广泛的应用。
在SCI串口通信中，还有一些技术细节需要考虑。
首先是波特率的选择，波特率表示数据传输速度，常用的波特率有9600、19200、38400等。
选择合适的波特率能够平衡数据传输速度和系统资源的利用率。
其次是数据格式的设置，包括数据位数、校验位和停止位。
不同的应用场景可能需要不同的数据格式设置，需要根据具体需求进行调整。
基于vhdl异步串行通信电路设计说明书
长沙理工大学《计算机组成原理》课程设计报告彭双文学 院 计算机与通信工程 专 业 网络工程 班 级 网络工程08-01 学 号 200858080221 学生姓名 彭双文 指导教师 蔡烁 课程成绩 完成日期 2010年12月31日课程设计任务书计算机与通信工程学院计算机科学与技术专业课程设计成绩评定学院计算机通信工程专业网络工程班级网络08-01 班学号200858080221学生姓名彭双文指导教师蔡烁课程成绩完成日期2010年12月31日指导教师对学生在课程设计中的评价指导教师对课程设计的评定意见基于VHDL的异步串行通信电路设计学生：彭双文指导老师：蔡烁摘要：VHDL 支持硬件的设计、验证、综合和测试 ,以及硬件设计数据的交换、维护、修改和硬件的实现 ,具有描述能力强、生命周期长、支持大规模设计的分解和已有设计的再利用等优点。
利用 VHDL 这些优点和先进的 EDA 工具 ,根据具体的实际要求 ,我们可以自己来设计串口异步通信电路。
本课程设计分析异步串行通信的帧格式，利用VHDL设计出异步串行通信电路，并通过计算机仿真和实验证明了设计的正确性。
关键词：异步串行通信，VHDL，EDA，仿真。
Based on VHDL asynchronous serial communication circuit design Student: PengShuangWen guide teacher: CAI heartburnAbstractVHDL support hardware design of, validation, comprehensive and test, and hardware design data exchange, maintenance, modify and hardware implementation, has described ability strong, life cycle is long, support large-scale design of decomposition and reusing existing design etc. These strengths and advanced by VHDL EDA tools, depending on the actual requirements, we can design a serial port asynchronous communication circuit. This course design analysis asynchronous serial communication frame format, using VHDL asynchronous serial communication circuit designed, and through computer simulation and experimental results prove the correctness of the design.Keywords：Asynchronous serial communication，VHDL，EDA，simulation。
单片机MCS串行通信接口SCI和串行外设接口SPI
引脚号 功 能
引脚号 功 能
1 接收线信号检测(载波检测DCD) 6 数据通信设备准备就绪(DSR)
2 接收数据线（RXD）
7 请求发送（RTS）
3 发送数据线（TXD）
8 清除发送
4 数据终端准备就绪（DTR）
9 振铃指示
5 信号地（SG）
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《嵌入式应用技术基础教程》课件
8.2 SCI的外围硬件电路与基本编程原理
0
0
0
0
00
0
0
SCI允许位
模式-字符 空闲线 长度选择位 类型位
循环模式
选择位
发送反转
标志位
唤醒条件位
奇偶校验类 型选择位
奇偶校验 允许位
《嵌入式应用技术基础教程》课件
（3） SCI控制寄存器2(SCI Control Register 2，SCC2)
SCC2的地址是：$0014 ,定义为：
数据位 定义 复位
（3）中断方式MCU方主程序
MC68HC908GP32
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0.1μ +5V
PLL滤波 10K 0.47μ 0.01μ
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差分信号
每个信号使用两根线传输，信号的值由两个线上的电 平的差值表示 通信方不需要共同的参考地 对干扰抑止能力强 传输速率高
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微控制器常见的通信类型
总线类型 UART 线数 2 通信类型 异步 多主 波特率（bps) No 3K-1M 器件数 目 2 总线长度 *
SPI
第六章异步串行通信（SCI） ——异步串行通信协议RS-232标准
简化的9芯D型 DCE（母） DTE：数据终端设备，指PC或终端 DCE：数据通信设备，指调制解调器等外设
DTE（公）
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第六章异步串行通信（SCI） ——异步串行通信协议RS-232标准
简化的9芯D型接头信号定义（硬件流量控制）
EIA RS-232-C（CCITT V.24） 美国电子工业协会正式公布的异步串行通信标准，也是目前最常用的异步串 行通信标准，用来实现计算机与计算机之间、计算机与外设之间的数据通信 RS-232-C电平采用负逻辑，即，逻辑1：-3～-15V,逻辑0：+3～+15V （需要电 平转换） RS-232-C接口标准有22根线，采用标准25芯D型插头座；PC上使用简化的9芯 D型插座
I2C CAN LIN
3
2 2 1
同步
同步 异步 异步
Yes
Yes Yes No
1M-10M
~1M 20K-1M <20K
<10
<10 128 16
板内
板内 百米～公 里 几十米
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第六章异步串行通信（SCI） ——异步串行通信协议RS-232标准
串行通信示意图
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第六章异步串行通信（SCI） ——异步串行通信协议RS-232标准
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DTE
TxD RxD GND RTS CTS DSR DCD DTR out in out in in in out
DCE
TxD Transmit Data RxD Receive Data GND RTS Require To Send CTS Clear To Send DSR Data Set Ready DCD Data Care Detected DTR Dat异步串行通信（SCI） ——异步串行通信协议RS-232标准
简化的9芯D型接头信号定义（自应答方式）
DTE / DCE 2 TxD out 3 RxD in 7 GND 4 RTS out 5 CTS in 6 DSR in 8 DCD in 20 DTR out TxD RxD GND RTS CTS DSR DCD DTR
(Transmit Data ) (Receive Data) (Ground) (Require to Send) (Clear to Send) (Data Terminal Ready) (Data Carry Detected) (Data Set Ready)
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第六章异步串行通信（SCI） ——通信基础知识
半双工
一条数据线，分时进行发送和接收 一方发送时，其他通信方只能处于接收状态 需要额外的逻辑来控制发送和接收状态的切换 有发生冲突的危险
全双工
两条数据线，通信端可以同时进行发送和接收 需要两个独立的通信通道 使用简单，数据传输率高 对讲机？电话机？
多种通信应答（握手）方式： 硬件握手，自应答，XON/XOFF模式
波特率： 300bps ～ 20Kbps， 物理层有多种实现方式（铜缆，光缆，红外， 微波） 起始位/停止位/数据位/奇偶校验/全双工半双工模式 广泛应用： Modem，20mA电流环，RS485 个人计算机都有标准的RS232接口，驱动程序，超级终端 Page 11
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第六章异步串行通信（SCI） ——通信基础知识
主从式
只有主端可以发起数据传输 从端等待主端的允许才能传输数据
对等式
任何节点可以发起数据传输 需要建立冲突检测和仲裁机制
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第六章异步串行通信（SCI） ——通信基础知识
单端信号
信号幅度以地电平作为参考 通信双方必须建立共同的参考地电平 干扰造成的信号幅度变化可能导致错误解释
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第六章异步串行通信（SCI） ——通信基础知识
串行通信
数据按位传输 通信方只需要很少的连接 – resource/pin efficient 速度较慢，传输信息少 传输距离较远
并行通信
数据按字节/字传输 通信方需要多个连接信号-- difficult for PCB routing 传输速度快 传输距离较短
第六章 异步串行通信（SCI）
6.1 通信基础知识 6.2 异步串行通信协议RS-232标准 6.3 SCI功能简介 6.4 SCI寄存器 6.5 SCI应用程序示例
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第六章异步串行通信（SCI） ——通信基础知识
通信方式的几个要素 串行、并行（Serial/parallel） 同步、异步（Synchronous/asynchronous） 点对点、总线（Point-to-point/bus） 半双工、全双工（Half-duplex/full-duplex） 主从式、对等式（Master-slave/equal partners） 单端信号、差分信号（Single-ended /differential）
发送方和接收方使用独立的时钟来处理通信信号 通信双方约定通信速率 通信中需要约定起始/停止位或定义特殊的帧结构 传输速率较低
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第六章异步串行通信（SCI） ——通信基础知识
点对点
通信线路上只有两个通信方 不需要寻址
总线
通信线路上有多个通信方 需要建立寻址机制
你接触过哪些串行/并行通信？
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第六章异步串行通信（SCI） ——通信基础知识
同步通信
接收方可以得到发送方的通信时钟信号 传输速率高
异步通信（SCI：serial communication interface） （UART：universal asynchronous receiver/transmitter)