嵌入式串口的实验原理
嵌入式系统原理与实践-第08章 通信外设
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UART
RS232简介--常用DB9引脚说明
9芯
信号方向来 缩写
描述
自
1
调制解调器 CD
载波检测
2
调制解调器 RXD
接收数据
3
PC
TXD
发送数据
4
PC
DTR
数据终端准
备好
5
GND
信号地
6
调制解调器 DSR
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UART
Universal Asynchronous Receiver and Transmitter
异步通信收发器
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UART
应用
串口是嵌入式系统与外界联系的重要手段，主要用于以 下两个方面：
UART直接和其他的控制器进行数据交换 UART和PC机通信：由于PC机串口是RS232电平，所以
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UART
RS232简介
RS232的全名是“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”。 该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的 每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信 号的电平加 以规定。
接口的信号内容 实际上RS-232-C的25条引线中有许 多是很少使用的，在计算机与终端通讯中一般只使用3-9 条引线。
1位 一般可选为1位或2位
8位数据、无校验、一位停止位的工作示例图
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UART
使用UART通信
使用UART通信需要两个引脚（将在下面的示例中用 到），如下表：
uart串口通信协议
UART串口通信协议1. 引言串行通信是在计算机和外设之间传输数据的一种常见方式，而UART（通用异步收发传输器）是其中一种广泛使用的串口通信协议。
UART串口通信协议在各种领域中被广泛应用，例如嵌入式系统、通信设备等。
本文将介绍UART串口通信协议的基本原理、数据格式和常见应用场景。
2. 基本原理UART串口通信协议采用异步通信方式，通过单个数据线进行数据传输。
通信的两个设备之间共享一个时钟信号，其中一个设备充当发送器（Transmitter），另一个设备充当接收器（Receiver）。
发送器将数据按照一定规则发送到数据线上，接收器则根据相同的规则从数据线上接收数据。
UART串口通信协议的基本原理可以概括为以下几个步骤：1.确定波特率（Baud Rate）：波特率是指单位时间内传输的位数，常见的波特率有9600、115200等。
发送器和接收器必须使用相同的波特率才能正常通信。
2.确定数据位数（Data Bits）：数据位数指的是每个数据包中实际传输的位数，通常为5、6、7或8位。
3.确定奇偶校验位（Parity Bit）：奇偶校验位用于检测数据传输过程中是否发生错误。
奇偶校验可以分为奇校验和偶校验两种方式，发送器和接收器必须使用相同的奇偶校验方式。
4.确定停止位（Stop Bits）：停止位用于标识每个数据包的结束，通常为1或2位。
3. 数据格式UART串口通信协议中的数据包由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。
其中，起始位和停止位的逻辑电平分别为高和低，用于标识每个数据包的开始和结束。
数据位包含了实际要传输的数据，奇偶校验位用于检测数据的正确性。
下面是UART串口通信协议中常用的数据格式示例：起始位数据位奇偶校验位停止位0 8位 None 1位在以上示例中，数据位为8位，没有奇偶校验位，停止位为1位。
这种数据格式在许多UART串口通信应用中被广泛使用。
4. 应用场景UART串口通信协议在许多领域中得到了广泛应用，以下是一些常见的应用场景：4.1 嵌入式系统在嵌入式系统中，UART串口通信协议用于与外部设备进行通信。
串口通信的原理
串口通信的原理1. 什么是串口通信串口通信是计算机与外部设备之间进行数据传输的一种方式。
它通过串行传输数据，即一位接着一位地传输，与并行传输相对。
串口通信常用于连接计算机与外围设备，如打印机、调制解调器、传感器等。
2. 串口通信的基本原理串口通信的基本原理是通过发送和接收数据来实现信息的交流。
串口通信需要两个主要的组件：发送端和接收端。
发送端将要发送的数据转换为电信号，通过串口线传输给接收端，接收端将接收到的电信号转换为数据。
串口通信的基本原理包括以下几个方面：2.1 串口线串口通信使用的是串口线（Serial Cable），它是一根将发送端和接收端连接起来的线缆。
串口线中包含多个引脚，其中最常用的是发送引脚（TX）和接收引脚（RX），它们分别用于发送和接收数据。
2.2 串口通信协议串口通信需要使用一种协议来规定数据的传输格式和规则。
常见的串口通信协议有RS-232、RS-485等。
这些协议规定了数据的位数、校验方式、波特率等参数。
发送端和接收端必须使用相同的协议才能正常进行通信。
2.3 数据帧数据在串口通信中以数据帧的形式进行传输。
数据帧包括起始位、数据位、校验位和停止位等组成部分。
起始位用于标识数据帧的开始，停止位用于标识数据帧的结束，数据位用于存放传输的数据，校验位用于检测数据的正确性。
2.4 波特率波特率（Baud Rate）是衡量串口通信速度的单位，表示每秒传输的位数。
波特率越高，传输速度越快。
发送端和接收端必须使用相同的波特率才能正常进行通信。
3. 串口通信的工作流程串口通信的工作流程包括以下几个步骤：3.1 配置串口参数在进行串口通信之前，需要配置串口的参数，包括波特率、数据位、停止位、校验位等。
发送端和接收端必须使用相同的参数才能正常进行通信。
3.2 发送数据发送端将要发送的数据转换为电信号，通过串口线发送给接收端。
发送数据时，需要按照数据帧的格式进行封装，包括起始位、数据位、校验位和停止位。
sci串口通信原理
sci串口通信原理SCI（Serial Communication Interface，串行通信接口）是一种广泛应用于嵌入式系统和电子设备中的串行通信协议。
SCI通常指的是UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器）的一种实现方式。
在SCI通信原理中，数据以串行的方式通过一根或多根信号线进行发送和接收。
基本的通信参数包括波特率（bits per second, bps）、数据位数、停止位数和校验类型等。
1. 波特率：指每秒钟传输的比特数，是通信双方必须同步的一个重要参数。
2. 数据格式：1)数据位数（Data Bits）：通常为5、6、7或8位。
2)停止位（Stop Bits）：通常为1或2位，用于表示一个字符数据包的结束。
3)校验位（Parity Bit）：奇偶校验，可选无校验、奇校验或偶校验，用于检测数据传输过程中可能出现的错误。
3. 通信过程：1)发送端将并行数据转换为串行数据，并按照设定的波特率和格式输出。
2)接收端则按照相同的参数设置解码接收到的串行数据，还原成并行数据。
4. 控制信号：1)RTS (Request to Send) 和CTS (Clear to Send) 用于硬件握手，确保双方都准备好进行通信。
2)DTR (Data Terminal Ready) 和DSR (Data Set Ready) 另一对硬件握手信号，用于设备之间表明就绪状态。
3)TXD (Transmit Data) 是发送数据的信号线，RXD (Receive Data) 是接收数据的信号线。
4)其他可能还包括中断请求线（如IRQ）等。
在嵌入式系统中，例如使用TMS320F28xx系列DSP芯片时，SCI模块负责处理这些串行通信任务，通过配置相应的寄存器来设定上述参数，然后利用中断机制实现在数据发送和接收过程中的实时响应与处理。
三种串口总线的工作原理
三种串口总线的工作原理串口总线是一种用于电子设备之间进行数据通信的通信接口标准，它通过串行传输数据，将数据一位一位地发送或接收。
串口总线在各种设备中得到广泛应用，例如计算机、嵌入式系统、工业自动化设备等。
在本文中，我们将介绍三种常见的串口总线工作原理，分别是RS-232、RS-485和USB。
RS-232是一种较早的串口总线标准，它使用单端口传输数据，并采用异步通信方式。
在RS-232中，数据通过串行传输，每个数据包由一个起始位、5到8个数据位、一个校验位和一个或多个停止位组成。
起始位和停止位的作用是为了帮助接收端确定数据包的开始和结束位置。
校验位则用于检测数据传输中的错误。
RS-232的工作原理是通过发送和接收端之间的电压变化来表示数据的逻辑状态，其中电压高表示逻辑1，电压低表示逻辑0。
RS-232的传输距离比较短，通常在15米左右，而且由于使用单端口传输，对电磁干扰敏感。
RS-485是一种工业领域常用的串口总线标准，它采用差分传输方式来传输数据，能够在长距离传输数据，并且具有较好的抗干扰性能。
RS-485的工作原理是通过发送端产生两种不同的电信号（正负），而接收端通过比较这两种信号的差值来识别数据。
这种差分传输方式使得RS-485可以在嘈杂的工业环境中稳定地传输数据。
RS-485支持多台设备同时连接到同一总线上，实现多站共享通信，因此在工业自动化领域得到广泛应用。
USB（Universal Serial Bus）是一种通用的串口总线标准，它采用的是主从式架构，可以通过USB主控制器来管理多个外部设备。
USB的工作原理是通过发送端产生差分信号，接收端则通过比较差分信号的变化来接收数据。
USB通过不同的传输模式（如控制传输、批量传输、中断传输和等时传输）来满足不同设备的通信需求。
USB还支持热插拔、即插即用等特性，使得设备之间的连接更加方便。
三种串口总线标准的工作原理各有特点，用户在选择合适的串口总线时应根据应用场景的要求来进行选择。
嵌入式工作原理
嵌入式工作原理
嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定任务的计算机系统。
它通常被嵌入到其他设备或系统中，以控制和监测其操作。
嵌入式系统的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 硬件设计：嵌入式系统的硬件设计是基于特定需求和功能进行的。
它通常包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口、传感器等组件。
硬件设计的目标是满足系统的性能、功耗和成本等要求。
2. 软件开发：嵌入式系统的软件开发包括编写应用程序和驱动程序。
应用程序是实现特定功能的代码，驱动程序用于控制硬件设备和与外部设备的通信。
软件开发的过程中需要考虑系统的实时性、稳定性和资源利用效率。
3. 实时操作系统（RTOS）：嵌入式系统通常需要实时响应外
部事件，并及时采取相应的措施。
为了满足这一要求，常使用实时操作系统来管理系统资源和任务调度。
实时操作系统在多任务环境下，通过任务优先级、中断处理和时间片轮转等方式，确保任务能够按时完成。
4. 通信与接口：嵌入式系统通常需要与外部设备或其他系统进行通信。
这可以通过串口、以太网、无线通信等方式实现。
接口的设计需要考虑通信协议、数据传输速率、数据完整性等因素。
5. 电源管理：嵌入式系统通常需要工作在低功耗状态下，以延长电池寿命或降低能耗。
因此，电源管理是嵌入式系统设计中的重要考虑因素。
电源管理技术包括动态电压调整、功耗优化和睡眠模式等方法。
总体而言，嵌入式系统的工作原理是硬件和软件之间密切配合，根据特定需求和功能设计，通过实时操作系统控制和调度任务，与外部设备或系统进行通信，并采用电源管理技术降低能耗。
实验指导书基于STM32的嵌入式系统原理与设计.docx
实验指导书（实验）课程名称：基于STM32的嵌入式系统设计实验实验一电路板焊接与调试-•实验简介完成实验板上部分兀件的焊接，焊接完成后进行基本测试。
实验目的及原理掌握STM32F103实验板的基本原理，掌握焊接电路板的基本技能，掌握下载测试程序的基本方法。
原理：详细内容参考教材《基于STM32的嵌入式系统原理与设计》MCU和周边电路如图为MCU及其周边电路。
图1 MCU及其周边电路1. 唤醒电路，高有效，不按时接220K 电阻下拉。
2. 复位电路，低有效。
带RC 启动复位。
3. 配置启动，用跳线选择B00T1和BOOTO 接高电平或低电平。
4. 高速晶振电路，采用8M 晶振，在STM32内部倍频为72M 。
5. AD 参考电路，采用LC 滤波，可跳线选择直接接VCC 或通过TL431稳压电路产生的参考电压。
6. 后备电池。
可通过跳线选择直接接VCC 或电池。
7. AD 输入，可选择使用RC 滤波，共8路。
&低速晶振电路，选用32. 768kHz 晶振，为产生准确的串口波特率。
USB 转串口电路USB 转串口电路可以方便没有串口的笔记本电脑用户通过USB 接口下载代码到FLASH 中，及进行RS232串行通信。
USB 转串口芯片是CP2102,该芯片稳定性较好。
当其正常工作的时候，灯LED6亮。
该 芯片DP/D+引脚连MINI USB 接口的脚3, DM/D-引脚连MINI USB 接口的脚2,为一对USB 输入输出线。
TXD 与 RXD 引脚接 MCU 的 PA10 (USART1_RX)和 PA9 (USART1_TX)。
I2C 接口电路Jusbm USB图2 USB 转串口接口电路14NCNCNCNCNCNCNCONS.LO(一XE- (一ON 二 N (INHdsfls 二N 二一二乂ON本书选择的EEPROM 是AT24C02是256字节的电可擦出PROM,通过I2C 协议与STM32 进行通信，连接十分简单。
串口接收中断触发原理
串口接收中断触发原理串口通信作为一个基础性的通信方式，在许多嵌入式系统和工业设备中被广泛应用。
在串口通信中，中断机制是实现异步串口通信的一个重要方式。
本文将对串口接收中断触发原理进行分步骤的阐述。
首先需要了解的是，在串口通信中，数据是以字节的形式通过串口线路传输的，串口通信的两端需要用相同的通信协议来实现通信。
在嵌入式系统中，通常使用的通信协议为RS232/RS485等。
其中，RS232是一种单向通信协议，只能进行单向数据传输；而RS485是一种双向通信协议，可以进行双向数据传输。
接下来，需要了解的是串口中断的基本概念。
串口中断主要有两种类型：发送中断和接收中断。
发送中断是指在串口发送数据时产生的中断信号；接收中断是指在串口接收到数据时产生的中断信号。
在本文中，我们主要介绍的是串口接收中断触发原理。
当串口接收到数据时，通常会产生一个中断信号，这个中断信号会使CPU暂停当前的任务，将控制权交给中断服务程序来处理串口接收到的数据。
具体的触发顺序如下：1.串口接收寄存器接收到数据当串口接收到数据后，数据就会被存储到串口接收缓冲区中。
在大多数MCU中，接收缓冲区是一个特殊的寄存器，被称为串口接收寄存器。
在数据被存入该寄存器时，会产生一个中断请求。
2.串口中断允许位被打开在接收数据之前，需要首先设置串口中断允许位。
在中断服务程序运行期间，可以在内存中读取和写入数据。
3. MCU检测到中断请求当串口接收寄存器中存储了新的数据，将会触发中断请求。
4. 中断服务程序执行当MCU检测到中断请求时，会暂停当前的任务，将控制权转移到中断服务程序中。
中断服务程序是单独编写的程序，可以用于识别和处理串口接收缓冲器的数据。
一旦中断服务程序执行完毕，控制权会自动返回给原始的程序。
5.清零中断标记位当中断服务程序获得数据并处理完毕后，需要清空串口接收缓冲器的中断标记位，以便下一次接收数据。
总结：串口接收中断触发原理时关键的技术之一，对于嵌入式系统的应用和开发来说至关重要。
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嵌入式串口的实验原理
嵌入式系统中的串口是一种常用的通信接口，它可以实现与外设或其他设备之间的数据传输。
在嵌入式系统中，串口通信常用于与计算机进行数据交互、与外部传感器进行数据采集等应用中。
串口的原理可以分为两个方面：硬件原理和软件原理。
硬件原理部分：
1. 串口通信原理
串口通信是通过一对数据线进行数据传输的半双工通信方式。
数据通过串口发送和接收，通过接收线路将数据从发送端发送到接收端。
在通信过程中，发送端将数据按照一定的格式进行编码，并通过数据线发送出去，接收端则通过解码将数据恢复。
2. 串口引脚
串口通信需要使用几个特定的引脚来完成通信任务。
通常包括发送引脚（TXD）、接收引脚（RXD）以及其他一些控制信号引脚（如RTS、CTS等）。
发送引脚用于发送数据，接收引脚用于接收数据，而控制信号引脚用于控制通信的流程。
3. 串口通信协议
串口通信协议是指在数据传输过程中，数据的格式和传输规则。
通常情况下，串口通信协议由起始位、数据位、校验位和停止位组成。
起始位用于告知接收端数据的开始，数据位用于存储传输的实际数据，校验位用于检验数据的完整性，停止位用于标识数据传输的结束。
软件原理部分：
1. 串口通信初始化
在嵌入式系统中使用串口通信之前，需要对串口进行初始化配置。
一般来说，需要设置波特率、数据位、停止位、校验位等参数，以确保发送端和接收端的通信参数一致。
2. 串口数据发送
在发送数据时，首先将待发送的数据写入串口的数据寄存器中，然后将数据传输到发送缓冲区。
当发送缓冲区为空时，串口会自动将数据从发送缓冲区发送到接收端。
3. 串口数据接收
在接收数据时，首先需要检测串口的接收缓冲区是否有新的数据到达。
如果接收缓冲区有新的数据，可以通过读取串口的数据寄存器来获取数据，并进行相应的处理操作。
总结：
嵌入式串口的实验原理主要涉及硬件和软件两个方面。
硬件方面包括串口通信的原理、引脚连接和通信协议。
软件方面包括配置串口的通信参数、发送数据和接收数据等操作。
掌握这些原理有助于我们在嵌入式系统中灵活应用串口通信，完成各种数据交互和传输任务。