超级串口通信协议
串口通信协议
串口通信协议常用电平标准现在常用的电平标准有TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、RS23 2、RS485等，还有一些速度比较高的LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL等。
下面简单介绍一下各自的供电电源、电平标准以及使用注意事项。
TTL：Transistor-Transistor Logic 三极管结构。
Vcc：5V；VOH>=2.4V；VOL<=0.5V；VIH>=2V；VIL<=0.8V。
因为2.4V与5V之间还有很大空闲，对改善噪声容限并没什么好处，又会白白增大系统功耗，还会影响速度。
所以后来就把一部分“砍”掉了。
也就是后面的L VTTL。
LVTTL又分3.3V、2.5V以及更低电压的LVTTL(Low Voltage TTL)。
3.3V LVTTL：Vcc：3.3V；VOH>=2.4V；VOL<=0.4V；VIH>=2V；VIL<=0.8V。
2.5V LVTTL：Vcc：2.5V；VOH>=2.0V；VOL<=0.2V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7V。
更低的LVTTL不常用就先不讲了。
多用在处理器等高速芯片，使用时查看芯片手册就OK了。
TTL使用注意：TTL电平一般过冲都会比较严重，可能在始端串22欧或33欧电阻；TTL电平输入脚悬空时是内部认为是高电平。
要下拉的话应用1k以下电阻下拉。
TTL输出不能驱动CMOS输入。
CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor PMOS+NMOS。
Vcc：5V；VOH>=4.45V；VOL<=0.5V；VIH>=3.5V；VIL<=1.5V。
相对TTL有了更大的噪声容限，输入阻抗远大于TTL输入阻抗。
对应3.3V LVTTL，出现了LVCMOS，可以与3.3V的LVTTL直接相互驱动。
基于FPGA的高速串口通信协议设计与实现
基于FPGA的高速串口通信协议设计与实现随着信息技术的不断涌现和发展，串口通信已经成为了数码设备间数据交换的重要手段。
而在当前的通信领域中，高速串口通信协议设计和实现已经成为了一个必不可少的领域。
其中，基于FPGA的高速串口通信协议设计更是受到了广泛的关注。
本文将就此问题展开深入的探讨，着重介绍了基于FPGA的高速串口通信协议的基础概念、设计模式、实现流程及其他相关内容。
一、基础概念首先，我们来了解一下什么是FPGA和串口通信。
FPGA的全称是“Field Programmable Gate Array”，是一种可编程逻辑芯片。
它能够根据设计者的要求和需求来充分发挥自己的功能特点，并且可以在不用重新设计或加工硬件的前提下灵活地改变其电路结构。
而串口通信是一种在计算机和外围设备之间进行数据交换的通信方式，可以在一根通信线上同时传输多个二进制信号，可以实现设备之间的快速、稳定的数据传输，互操作性也比较高。
基于以上两个概念，基于FPGA的高速串口通信协议设计和实现就是一种利用FPGA芯片中可编程资源的特性，以此编写通信协议，达到快速、高效地实现数据传输的过程。
二、设计模式在设计基于FPGA的高速串口通信协议时，我们通常会采用一些设计模式。
下面，我们就分别来介绍几种常见的设计模式。
1、主从模式主从模式是一种常用的通信模式，其特点是主设备控制从设备的数据传输，从设备仅向主设备传输接收到的数据。
在基于FPGA的高速串口通信协议设计中，我们可以使用主从模式实现设备之间高速的数据传输。
2、同步/异步模式同步/异步模式是根据通信时钟信号是否同步进行区分的。
在同步模式下，数据传输的时钟信号是由控制器提供的，而在异步模式下，时钟信号则是由数据本身提供的。
在基于FPGA的高速串口通信协议设计中，我们可以根据具体需求选择合适的同步/异步模式。
3、中断/轮询模式中断/轮询模式是根据不同的数据传输方式进行区分的。
在中断模式下，外部设备向中央处理器传输的数据是基于中断机制的，而在轮询模式下，则是中央处理器不断地轮询外部设备是否有数据要传输。
串口通讯协议
串口通讯协议串口通讯协议是一种用于在计算机和外部设备之间进行数据传输的通信协议。
它是通过串行通信接口（串口）将数据以逐位的方式传输。
串口通讯协议通常用于连接计算机和各种外设，如打印机、调制解调器、传感器等。
1. 什么是串口通讯协议？串口通讯协议是一种规定了数据传输格式和通信规则的协议。
它定义了数据帧的结构、数据的编码和解码方式、数据的传输速率等。
串口通讯协议通常由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括串口接口的物理连接、电气特性以及数据线的连接方式。
串口通常包括发送线（TX）、接收线（RX）和地线（GND）。
这些线路通过串口线连接计算机和外设。
软件部分涉及到数据的传输和解析。
在串口通讯中，数据被分为连续的字节，并通过串行方式逐个传输。
发送方将字节一位一位地发送到接收方，接收方则按照事先约定好的规则解析和处理数据。
2. 常见的串口通讯协议2.1 RS-232RS-232是一种常见的串口通讯协议，它定义了串口的物理接口和电气特性。
RS-232通常使用DB9或DB25连接器，并且规定了数据线的连接方式、电平范围等。
2.2 UARTUART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种通用的异步收发器。
它是实现串口通讯的重要组件，负责将数据从并行格式转换为串行格式，并在发送和接收之间进行时序控制。
UART可以通过调整参数来适应不同的通信需求，如波特率、数据位、停止位和校验位等。
2.3 SPISPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，常用于连接微控制器和外部设备。
SPI使用4条线进行通信，包括时钟线、数据线、主从选择线和片选线。
SPI具有高速传输和多设备连接的优势。
2.4 I2CI2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，用于连接集成电路芯片之间的通信。
I2C使用两条线进行通信，一条是时钟线（SCL），另一条是数据线（SDA）。
串口通信协议
百科名片串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。
尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。
目录什么是串口什么是RS-232什么是RS-422什么是RS-485什么是握手编辑本段什么是串口串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议（不要与通用串行总线Universal SerialBus或者USB混淆）。
大多数计算机包含两个基于RS232的串口。
串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。
同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。
串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。
尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。
它很简单并且能够实现远距离通信。
比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总长不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。
典型地，串口用于ASCII码字符的传输。
通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。
由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。
其他线用于握手，但是不是必须的。
串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。
对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配：a，波特率：这是一个衡量通信速度的参数。
它表示每秒钟传送的bit的个数。
例如300波特表示每秒钟发送300个bit。
当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。
这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。
通常电话线的波特率为14400，28800和36600。
波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。
高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB设备的通信。
串口通信协议
串口通信协议协议名称：串口通信协议一、协议目的本协议旨在规范串口通信的数据传输格式和通信机制，确保串口设备之间的稳定和可靠的数据交换。
二、协议范围本协议适合于使用串口进行数据通信的设备，包括但不限于计算机、嵌入式系统、传感器、控制器等。
三、协议要求1. 数据帧格式：采用异步串行通信方式，数据传输采用字节为单位，每一个数据帧包括起始位、数据位、校验位和住手位。
2. 波特率：协议支持多种波特率，包括但不限于9600、19200、38400、57600、115200等。
3. 数据位：支持数据位的设置，包括但不限于5位、6位、7位、8位。
4. 奇偶校验位：支持奇偶校验位的设置，包括但不限于无校验、奇校验、偶校验。
5. 住手位：支持住手位的设置，包括但不限于1位、1.5位、2位。
6. 数据传输方式：支持全双工和半双工两种传输方式。
7. 数据流控制：协议支持硬件流控和软件流控两种方式，可根据实际需求选择。
8. 错误处理：协议要求设备在接收到错误数据时能够进行错误处理，包括但不限于丢弃错误数据、重新请求数据等。
四、协议内容1. 数据帧格式- 起始位：1个起始位，表示数据帧的开始。
- 数据位：根据实际需求设置数据位长度。
- 校验位：1个校验位，用于校验数据的正确性。
- 住手位：根据实际需求设置住手位长度。
2. 数据传输- 数据传输采用点对点的方式，每一个设备都有惟一的地址。
- 发送方将数据按照数据帧格式发送给接收方，接收方在接收到完整的数据帧后进行解析。
- 发送方和接收方在传输前需要进行波特率、数据位、奇偶校验位、住手位等参数的商议。
3. 错误处理- 发送方在发送数据时，如果发现数据错误，应即将住手发送，并进行错误处理。
- 接收方在接收到错误数据时，应即将通知发送方，并进行错误处理。
- 错误处理方式可以根据实际需求进行定义，例如重新请求数据、丢弃错误数据等。
五、协议实施1. 设备创造商应根据本协议的要求设计和创造串口设备，并确保设备符合本协议的规范。
几种流行的串行通信协议
几种流行的串行通信协议串行通信协议是计算机和其他设备之间进行数据传输的一种方式。
它规定了在传输过程中数据的格式、传输速率、控制信号等细节。
在计算机网络和嵌入式系统中，有多种流行的串行通信协议被广泛应用。
本文将介绍几种常见的串行通信协议。
一、RS-232RS-232（Recommended Standard 232）是一种常见的串行通信协议，用于连接计算机和外部设备，例如调制解调器、终端和打印机等。
RS-232协议定义了数据的位数、校验位、波特率等参数，同时还规定了数据的传输方式和连接线路的信号。
RS-232协议使用点对点连接，即一对一的方式进行通信。
在RS-232中，数据被编码为电压的变化，负电压表示逻辑1，正电压表示逻辑0。
尽管RS-232在现代计算机领域逐渐被USB取代，但在某些设备中仍然广泛应用。
二、UARTUART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种常见的串行通信接口，常用于将并行数据传输转换为串行数据传输。
UART主要用于连接计算机和外部设备，例如单片机和传感器等。
UART通过波特率来控制数据传输的速率，通过使用起始位、数据位、校验位和停止位来定义数据的格式。
UART通信是全双工的，意味着可以同时进行发送和接收。
与RS-232不同，UART没有规定电压的变化表示逻辑高低，而是通过逻辑电平的升降沿来表示数据的传输。
三、SPISPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步的串行通信协议，常用于连接主控制器和外围设备之间的通信。
SPI通信以主从模式进行，主设备通过控制时钟信号来同步外围设备的数据传输。
SPI使用四根信号线进行通信，包括时钟信号、主机输出/从机输入、主机输入/从机输出和片选信号。
SPI通信具有高速率和灵活性的特点，因此被广泛应用于存储器、传感器、显示器等外围设备的控制。
四、I2CI2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，常用于连接微控制器和外围设备之间的通信。
串口通信协议书
串口通信协议书甲方（以下简称“甲方”）：_____________________地址：_____________________________________法定代表人（或授权代表）：_________________职务：_____________________________________联系电话：_________________________________乙方（以下简称“乙方”）：_____________________地址：_____________________________________法定代表人（或授权代表）：_________________职务：_____________________________________联系电话：_________________________________鉴于甲方与乙方就串口通信技术的应用与合作达成一致，根据《中华人民共和国合同法》及相关法律法规的规定，双方本着平等、自愿、公平、诚实信用的原则，经协商一致，订立本协议书，以资共同遵守。
第一条协议目的1.1 本协议旨在明确甲乙双方在串口通信技术领域内的合作范围、权利义务及合作方式等事项。
第二条合作内容2.1 甲方同意向乙方提供串口通信技术及相关技术支持。
2.2 乙方同意按照本协议约定的条件使用甲方提供的串口通信技术，并支付相应的费用。
第三条技术提供与技术支持3.1 甲方应保证所提供的串口通信技术符合国家相关技术标准和行业规范。
3.2 甲方应提供必要的技术支持和培训，以确保乙方能够正确使用串口通信技术。
第四条合作期限4.1 本协议自双方签字盖章之日起生效，有效期至____年____月____日。
第五条费用及支付方式5.1 乙方应按照本协议约定向甲方支付串口通信技术使用费，具体金额为：________________。
5.2 乙方应于本协议生效后____天内，将上述费用支付至甲方指定账户。
串口通信协议
串口通信协议协议名称：串口通信协议1. 引言本协议旨在规范串口通信的数据格式、传输规则和通信流程，确保串口通信的稳定性和可靠性。
本协议适用于串口通信设备之间的数据交换，包括但不限于串口设备、嵌入式系统、计算机等。
2. 术语定义2.1 串口：指用于串行数据传输的通信接口，常见的串口包括RS-232、RS-485等。
2.2 波特率：指单位时间内传输的数据位数，常见的波特率有9600、115200等。
2.3 数据位：指每个数据字节中的位数，常见的数据位有5、6、7、8位。
2.4 停止位：指数据传输结束时发送的位数，常见的停止位有1、1.5、2位。
2.5 校验位：指用于校验数据传输的位数，常见的校验位有奇校验、偶校验、无校验。
3. 数据格式3.1 数据帧结构数据帧由起始位、数据位、校验位和停止位组成。
其结构如下：起始位 + 数据位 + 校验位 + 停止位3.2 起始位起始位用于标识数据帧的开始，通常为低电平。
3.3 数据位数据位用于传输数据，根据实际需求确定数据位的长度。
3.4 校验位校验位用于检验数据的正确性，根据实际需求确定校验位的类型。
3.5 停止位停止位用于标识数据帧的结束，通常为高电平。
4. 传输规则4.1 波特率通信双方在进行串口通信前需确定相同的波特率，以确保数据传输的同步性。
4.2 数据传输数据传输采用全双工方式，通信双方可以同时发送和接收数据。
4.3 数据流控制为避免数据丢失和混乱，数据传输过程中可采用软件流控制或硬件流控制的方式进行数据流控制。
4.4 错误处理在数据传输过程中，如出现错误（如校验错误、数据丢失等），接收方应向发送方发送错误信息，并进行相应的错误处理。
5. 通信流程5.1 发送方流程5.1.1 确定数据帧的起始位、数据位、校验位和停止位。
5.1.2 将数据按照数据帧结构进行封装。
5.1.3 发送数据帧至串口。
5.2 接收方流程5.2.1 监听串口接收数据。
5.2.2 检测起始位，如果起始位正确，则继续接收数据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
完毕.
b . 帧参数域不存在
b. 此帧的响应为 ‘状态帧 – ok’
5.4 命令帧 – 继续传输
0
12
3
4
5
6
…..
07
FF 00 08 xx
xx
02
05
不存在 xx
帧头标 记
帧长
发送端 设备号
接收端 帧类型 操作类型
设备号
帧参数 校验和
a. 此帧用于通知对方继续完成没有完成的帧传输
b. 此帧通常是用于唤起由 ‘帧命令 – 暂缓传输’ 引发的多帧传输中止,或者要求传输
02
命令帧
这是一帧传输命令的帧
03
状态帧
对命令帧的响应
○4 对在所有过程中,任何时刻,通信各方都有可能收到到 “命令帧 – 重传上一帧”的
命令请求. 后文解释各帧中, 不再分别解释.
○5 对于通信的任何一端, 它发送的任何帧都应该得到对方对此帧的应答,通信必须是”
有去有回”
○6 一次通信过程可以由任何一端发起, 任何端接收到空闲帧,返回 “状态—ok”并且结
多帧传输中没有传输完毕的帧
c. 对此帧的应答是 ‘数据帧’
六. 状态帧
6.1 状态帧 --- ok
0
12
3
4
5
6
…..
7
FF 00 08 xx
xx
03
00
不存在 xx
帧头标 记
帧长
发送端 设备号
接收端 设备号
帧类型 操作类型 帧参数
校验 和
a. 此帧用于对各命令的确认, 一次发起的传输系列成功结束, 对消息的确认等等;
6.2 状态帧 ---- 错误
0
12
3
FF 00 09 xx
帧头 标记
帧长
发送端 设备号
4
5
6
7
8
xx
03
01
xx
xx
接收端 设备号
操作类 帧类型
型
帧参数 校验和
a. 报告各种命令状态, 错误详情由帧参数确定 b. 错误字(帧参数) 帧参数 含义
00 未知错误 01 设备没有准备好 02 不支持上一次接受到的命令
PC
MCU
请求数据
返回数据
返回 OK
返回 OK
解码
PC
MCU
请求接收数据 返回 OK 发出数据 返回 OK
请求数据 返回数据 返回 OK 返回 OK
请求数据 空帧
返回 OK 返回 OK
MCU 向 PC 请求 mp3 数据
解码
请求接收数据 返回 OK 发出数据 返回 OK
空帧 返回 OK
MCU 向 PC 发送 PCM 数据
4
5
6
7 8, 9 10
FF 00 0b xx
xx
02
02 xx xx
xx
帧头 标记
帧长
发送端 设备号
接收端
操作类
帧类型
设备号
型
数据
总长度
类型
校验和
帧参数
a. 操作类型 02 表示通知对方准备接收数据 b. 数据类型, 总长度与 “命令帧 --- 数据请求” 相同 c.对此命令的响应是 “状态帧 --- 信息报告” 得到接收端可以接收的最大单帧数据长
#define local_no #define pc_no #define frame_data_size
1 //本机地址 0 //pc 地址
512 //帧数据域数组长度
typedef struct //帧结构****************************************
{ uint8
表示该帧之后还有后续帧, 这是因为需要传输的数据量
01 比较大, 需要进行多帧传输.
d. 应答表 应答
状态帧 – ok 命令帧 – 展缓传输(只用于多帧传输中) 命令帧 --- 继续传输(只用于多帧传输中)
含义/作用 表示成功接收到数据 需要暂缓传输下一帧 要求传送下一帧
五. 命令帧 5.1 命令帧 ---- 数据请求
束一次传输任务,直到它收到有新的通信请求,或其自身需要引发一次传输请求.
○7 可以使用本协议的部分帧来进行通信交流, 但是此时设备收到他不使用的帧时, 应
该返回 “状态帧 ---- 错误” 错误字=2(收到不支持帧)
○8 举例; mcu 从 pc 获取 MP3 文件进行解码, 并返回解码 pcm 结果值的通信流程
度(参数长度), 如果发送端需要发送的总长度超过这个值, 则需要进行多帧拆分传输
5.2 命令帧 – 重复上一次帧传输
0
12
3
4
5
6
…..
7
FF 00 08 xx
xx
02
03
不存在 xx
帧头 标记
帧长
发送端 设备号
接收端 帧类型 操作类型 帧参数 校验和
设备号
a 要求发送端重复上一帧传输, 这通常是由接收设备发现它接收到的帧不合法, 或 者校验错误等引起的.
6.3 状态帧 --- 信息报告
0
12
3
4
5
6
7
8
9
FF 00 0A xx
xx
03
02
xx
xx
xx
帧头 标记
帧长
发送端 设备号
接收端 设备号
帧类 操作类
型
型
帧参数
校验和
a. 此帧表明必要的报告信息, 例如对”命令帧 – 接收请求”响应时, 参数指出自身单帧 携带数据最大长度. 对不同响应下,其参数含义可以是不同的
1 //数据帧
#define command_frame 2 //命令帧
#define state_frame 3 //状态帧
//
操作类型
#define last_frame
0 //最后帧
//************ 命令帧的操作类型************************************
#define require_data_frame 1 //简单数据请求
#define ask_to_receive_data 2 //简单数据接收请求,要求对方准备接收数据
#define repeat_last_frame 3 //重复上一帧
#define stop_transmit
4 //暂停传输
12
3
4
5
6
…..
N
FF xx xx xx
xx
01
xx
…..
xx
帧头 标记
帧长
发送端 设备号
接收端 设备号
帧类型 操作类型 帧参数 校验和
a. 数据帧. 单纯地表示此帧中帧参数携带的是数据.
b. 帧参数携带的是需要传输的数据部分
c. 操作类型含义表
操作类型
含义/作用
00
表示该帧是结尾帧, 数据传输完毕
通信协议
撰写 叶春勇 2011-8-26 起 版本 V 1.0
一. 为了规范所有需要的通信操作
二. 帧格式
字节
0 12
3
序号
4
5
6
…..
N
字节
FF xx xx xx 内容
xx
xx
xx
…..
xx
字节 含义
帧头 标记
帧长
发送端 设备号
接收端 设备号
操作类
帧类型
帧参数 校验和
型
(注: xx 表示恰当的某数值, zz 表示任意数值;)
#define continue_transmit 5 //继续传输
/***************** 状态帧 参数 **********************/
#define state_ok 0 //ok #define state_error 1 //错误 #define state_report_message 2 //信息报告
head;
//帧头
uint8 uint8 uint8 uint8 uint8 uint8 uint8
length_h; //帧长度高字节
length_l; //帧长度低字节
source_no;
//发送设备号
directory_no; //接收设备号
type;
//帧类型
handle;
//操作类型
parameter[frame_data_size]; //参数域 buf
三. 空闲帧
0
12
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4
5
6
…..
7
FF xx 08 xx
xx
00
zz
不存在 xx
帧头 标记
帧长
发送端 设备号
接收端 设备号
帧类型 操作类型 帧参数 校验和
a. 空闲帧通常用于通知对方任务完成, 比例文件传输完毕(所有字节已经发完)
b. 对此帧的应答是 “状态帧—ok”
四. 数据帧
4.1 数据帧
0
handle;
//操作类型
*parameter; //参数域内容指针
uint8 check_sum; //校验和
} struct_frame;
○3 在某些帧中, 帧参数域可以是不存在的
帧类型字含义表
帧类型字
类型名称
含义
00
空闲帧
通常用于通知对方传输告一段落, 通信结束
01
数据帧
这一帧以传输数据为目的的帧,
b. 帧参数域不存在, c. 对此帧命令的响应是重复上一次的发送