《嵌入式网络技术》串行通信基础
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串行通讯基础与接口技术标准详细课件
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。
同步通信的特点
同步通信的特点是不仅字符内部保持“同步”，而且 字符与字符之间也是同步的。 在这种通信方式下，收/发双方必须建立准确的位定时 信号，也就是收/发时钟的频率必须严格地一致。 每个字符不增加任何附加位，而是连续发送。
串行通信的基本概念
串行通信与并行通信
并行通信：所传送数据的各位同时发送或接收。 串行通信：所传送数据的各位按顺序一位一位地发 送或接收。 并行通信: 速度快,但成本高,传输距离受限; 串行通信: 通信设备简单、便宜，通信线少,传 输距离远,但速度较慢。
收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程）， 才能解决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、 数据校验等问题。 串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根 信号线传送。
在异步通信中，字符数据以图所示的格式一个一个 地传送。在发送间隙，即空闲时，通信线路总是处 于逻辑“1”状态，每个字符数据的传送均以逻辑 “0”开始。
同步通信
同步通信是一种比特同步通信技术，要求发收双方具有同频 同相的同步时钟信号，只需在传送报文的最前面附加特定的 同步字符，使发收双方建立同步，此后便在同步时钟的控制 下逐位发送/接收。同步通信以一个数据块为传输单位，每个 数据块附加1个或2个同步字符，最后以校验字符结束。 同步字符 字符1 字符2 ……
串行通信ppt课件
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第10章 串行通信
（2）起始位的检测
必须确定起始位才能开始接收数据，即实现位同步。 数据接收时钟RCLK使用16倍波特率的时钟信号。接收器 用RCLK检测到串行数据输入引脚SIN由高电平变低后，连续 测试8个RCLK时钟周期，若采样到的都是低电平，则确认为 起始位。 确认了起始位后每隔16个RCLK时钟周期对SIN输入的数据 位进行采样一次，直至规定的数据格式结束。
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第10章 串行通信
TxD 发送数据——串行数据的发送端。 RxD 接收数据——串行数据的接收端。 GND 信号地——为所有的信号提供一个公共的参考电平 RTS 请求发送——当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的 RTS信号，用于通知数据通信设备准备接收数据。 CTS 清除发送——当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送 数据时，发出CTS有效信号来响应RTS信号。 DTR 数据终端准备好——通常当数据终端设备一加电，该信号就有效， 表明数据终端设备准备就绪。 DSR 数据装置准备好——通常表示数据通信设备(即数据装置)已接通 电源连到通信线路上，并处于数据传输方式，而不是处于测试方式或 断开状态。 CD 载波检测——当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，就 从该引脚向数据终端设备提供有效信号。该引脚缩写为DCD。 RI 振铃指示——当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚 信号作为电话铃响的指示，保持有效。
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第10章 串行通信
2．结构
其中寄存器： THR、TSR RBR、RSR LCR LSR DLH DLL MCR MSR IER IIR
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第10章 串行通信
（1）串行数据的发送
CPU送来的并行数据存在发送保持寄存器THR中。 只要发送移位寄存器TSR中没有正在发送的数据， 发送保持寄存器的数据就送入TSR 。 与此同时，8250按照编程规定的起止式字符格式， 加入起始位、奇偶校验位和停止位，从串行数据输 出引脚SOUT逐位输出。 因为THR、TSR采用双缓冲寄存器结构，所以在 TSR进行串行发送的同时，CPU可以向8250提供下 一个发送数据到THR，这样可以保证数据的连续发 送。
第10章 串行通信
（2）起始位的检测
必须确定起始位才能开始接收数据，即实现位同步。 数据接收时钟RCLK使用16倍波特率的时钟信号。接收器 用RCLK检测到串行数据输入引脚SIN由高电平变低后，连续 测试8个RCLK时钟周期，若采样到的都是低电平，则确认为 起始位。 确认了起始位后每隔16个RCLK时钟周期对SIN输入的数据 位进行采样一次，直至规定的数据格式结束。
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第10章 串行通信
TxD 发送数据——串行数据的发送端。 RxD 接收数据——串行数据的接收端。 GND 信号地——为所有的信号提供一个公共的参考电平 RTS 请求发送——当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的 RTS信号，用于通知数据通信设备准备接收数据。 CTS 清除发送——当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送 数据时，发出CTS有效信号来响应RTS信号。 DTR 数据终端准备好——通常当数据终端设备一加电，该信号就有效， 表明数据终端设备准备就绪。 DSR 数据装置准备好——通常表示数据通信设备(即数据装置)已接通 电源连到通信线路上，并处于数据传输方式，而不是处于测试方式或 断开状态。 CD 载波检测——当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，就 从该引脚向数据终端设备提供有效信号。该引脚缩写为DCD。 RI 振铃指示——当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚 信号作为电话铃响的指示，保持有效。
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第10章 串行通信
2．结构
其中寄存器： THR、TSR RBR、RSR LCR LSR DLH DLL MCR MSR IER IIR
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第10章 串行通信
（1）串行数据的发送
CPU送来的并行数据存在发送保持寄存器THR中。 只要发送移位寄存器TSR中没有正在发送的数据， 发送保持寄存器的数据就送入TSR 。 与此同时，8250按照编程规定的起止式字符格式， 加入起始位、奇偶校验位和停止位，从串行数据输 出引脚SOUT逐位输出。 因为THR、TSR采用双缓冲寄存器结构，所以在 TSR进行串行发送的同时，CPU可以向8250提供下 一个发送数据到THR，这样可以保证数据的连续发 送。
单片机原理与嵌入式设计【ch06】串行通信 培训教学课件
双工方式:如图所示，双工方式的每个通信 设备都带有发生器和接收器，每个设备都 可以同时发送数据和接收数据，数据可以 在两个方向同时传输，其设备及线路比较 复杂。
串行通信原理
概述
串行通信的方式
按照数据的传输方式，可以将串行通信分为异步通信和同步通信。 ➢ 异步通信
异步通信是指数据发送和接收设备由各自的时钟控制数据收发的过程，异步通 信可以省去连接两个设备的同步时钟信号线，使得异步通信的连线更加简便。 异步通信数据以字符构成的帧为单位进行传输。字符与字符之间的时间间隔任 意，每个字符中的各位是以固定的时间传送的，即字符间异步传输，但字符内 是同步的。数据传输停止时，数据传输线上为高电平。
单工方式:如图所示，单工方式的数据传 输线一端接数据发送器，另一端接数据 接收器，数据只能沿一个方向传输。单 工方式的用途有限，常用于串行口的打 印数据和简单的数据采集。
串行通信原理
概述
串行通信的方式
串行通信是让数据在两个计算机之间进行传输的，根据数据的流向，可以将串 行通信分为单工方式、半双工方式和双工方式。
串行通信只需要一条数据传输线即可完成通信，通信速率低于并行通信，不适用于 高速通信，但在远距离通信时，可以节约通信成本。串行通信的数据按位进行传输， 单位时间传输的二进制数的位数称为波特率，波特率用来反映串行通信的速率。传 输,计算机内部的通信一般使用并行通信。
串行通信原理
概述
串行通信的方式
串行通信是让数据在两个计算机之间进行传输的，根据数据的流向，可以将串 行通信分为单工方式、半双工方式和双工方式。
串行通信原理
串行口的控制
串行口控制寄存器SCON
➢ SM0 与 SM1:串行工作方式选择位。
SM0=0，SM1=1时，选择工作方式1，一帧信息为10位异步收发（发送或接收一
微机原理与嵌入式接口技术课件：串行通信技术
同步传输以数据帧为单位传输数据， 可采用字符形式 或位组合形式的帧同步信号（后者的传输效率和可靠性高）， 由发送器或接收器提供专用于同步的时钟信号。
串行通信技术
3. 异步串行通信方式 1） 异步串行通信方式的特点 所谓异步通信， 是指数据传送以字符为单位， 字符与 字符间的传送是完全异步的， 位与位之间的传送基本上是 同步的。 异步串行通信的特点可以概括为： （1） 以字符为单位传送信息。 （2） 相邻两字符间的间隔可任意长。 （3） 接收时钟和发送时钟只要频率相近就可以。 简单说就是： 字符间异步， 字符内部各位同步。
串行通信技术
串行通信技术
8.1 通信技术基础 8.2 STM32的异步串行通信 8.3 STM32的串口通信应用 组习题8
串行通信技术
本章要点 ☆ 通信技术的基本概念： 单工、 半双工、 全双工、
波特率、 信号时钟定位、 调制/ 解调 ☆ 串行通信与并行通信， 异步通信与同步通信的区别 ☆ 通信数据校验和数据的表示 ☆ STM32 USART 的功能 ☆ STM32 的串行通信应用
串行通信技术
3） RS－232Ｃ 电平与 TTL 电平的转换 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。 MAX-232 是 MAXIM 公司生产的单电源（5 Ｖ）电平 转换芯片。 图 8.9 为 MAX-232 引脚图， 图 8.10 为 MAX232 串口接线图。
串行通信技术 2） CRC 校验和计算
串行通信技术 关于生成多项式 G（x）， 目前国际上有下面几类标准：
串行通信技术
3. 和校验 和校验的基本原理与循环冗余校验非常类似， 也是在 信息字段后面附加一个检验字段。 只是这个检验字段的计 算方法比较简单， 常采用累加和、 异或运算生成检验字段。 1） 累加和校验 发送方将即将发送的全部或部分字节的数值进行算术累 加， 累加的初值一般取 0， 累加时不考虑进位， 将最终得 到的一字节的累加和作为校验码附在数据字节后一并发送。
串行通信技术
3. 异步串行通信方式 1） 异步串行通信方式的特点 所谓异步通信， 是指数据传送以字符为单位， 字符与 字符间的传送是完全异步的， 位与位之间的传送基本上是 同步的。 异步串行通信的特点可以概括为： （1） 以字符为单位传送信息。 （2） 相邻两字符间的间隔可任意长。 （3） 接收时钟和发送时钟只要频率相近就可以。 简单说就是： 字符间异步， 字符内部各位同步。
串行通信技术
串行通信技术
8.1 通信技术基础 8.2 STM32的异步串行通信 8.3 STM32的串口通信应用 组习题8
串行通信技术
本章要点 ☆ 通信技术的基本概念： 单工、 半双工、 全双工、
波特率、 信号时钟定位、 调制/ 解调 ☆ 串行通信与并行通信， 异步通信与同步通信的区别 ☆ 通信数据校验和数据的表示 ☆ STM32 USART 的功能 ☆ STM32 的串行通信应用
串行通信技术
3） RS－232Ｃ 电平与 TTL 电平的转换 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。 MAX-232 是 MAXIM 公司生产的单电源（5 Ｖ）电平 转换芯片。 图 8.9 为 MAX-232 引脚图， 图 8.10 为 MAX232 串口接线图。
串行通信技术 2） CRC 校验和计算
串行通信技术 关于生成多项式 G（x）， 目前国际上有下面几类标准：
串行通信技术
3. 和校验 和校验的基本原理与循环冗余校验非常类似， 也是在 信息字段后面附加一个检验字段。 只是这个检验字段的计 算方法比较简单， 常采用累加和、 异或运算生成检验字段。 1） 累加和校验 发送方将即将发送的全部或部分字节的数值进行算术累 加， 累加的初值一般取 0， 累加时不考虑进位， 将最终得 到的一字节的累加和作为校验码附在数据字节后一并发送。
(整理)第九章 串行通信.ppt
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9.2 MCS-51单片机串行通信
MCS-51单片机具有一个全双工的串行异步通信接口。
有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们占 用同一地址99H
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9.2.1 串行口寄存器结构
)
线
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)
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9.2.2 串行通信控制寄存器
位号 D7
D6
D1
TI（中断标志）
D2 D3
D4
D5
D6
D7
停止位
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RXD 位采样脉冲
起始 D0 D1
D2 D3 D4 D5 D6 D7 停止位
RI（中断标志）
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三、方式2、方式3
9位数据异步通信方式。 字符帧11位： 1位起始位(低)、8位数据位(D0~D7)、 1位控制位/校验位、1位停止位(高)
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3) 中断允许控制寄存器 IE
位号 D7
D6
D5
D4
位符号 EA
/
/
ES
字节地址：A8H
D3 D2 D1 D0 ET1 EX1 ET0 EX0
ES: 串行口中断允许位 ES=0，禁止串行口中断； ES=1，允许串行口中断。
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9.2 串行口的工作方式
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一、方式0
8位同步移位寄存器方式。 RXD (P3.0) ：数据移位的入口和出口。 TXD(P3.1)：移位脉冲输出端。 移位数据：一帧8位。低位在前，高位在后。
TI=1，表示帧字符发送结束。其状态可软件查询，也可申请中 断；
串行通信基础知识
表明请求传送总是允许、数 据装置总准备好
微机
TxD RxD RTS CTS
GND DSR DTR
➢零MODEM 方式使用联络信号的多线连接
TxD 微机 RxD
RTS CTS GND DSR DTR
微机
微机
RS-232C的电气特性
232C接口采用EIA电平
高电平为＋3V～＋15V 低电平为－3V～－15V 实际常用±12V或±15V
RxRDY（Receiver Ready） 接收器准备好信号，高电平有效。若命令寄 存器的RxE位被置1（允许接收），则当8251A已经从它的串行输入端接收了 一个字符，并完成了格式变换后，此信号有效。
8251A有2个端口:命令口（CS*=0，C/D*=1）、数据口（ CS*=0，C/D*=1 ） 命令字写到命令口； 对命令口执行读操作，得到8251A的状态字 发送的数据送到数据口 对数据口执行读操作，得到对方发来的数据。
速度、传送步骤、检纠错方式等问题作出统一规定。也称通信 控制规程。
面向字符（character Oriented）
分类
同步协议
面向比特（Bit）
异步协议
ISO（Inter national Standard Organization）国际标准化组织。 OSI（Open System Interconnection）开放系统互连参考模型。
➢ 收发双方的数据必须保持位同步
➢ 收发双方必须用时钟同步
七、串行通信接口标准
1、EIA-RS-232C接口标准
RS-232C标准是美国EIA（电子工业联合会）与BELL等公司 一起开发的，1969年公布的通信协议。 设计目的是用于连接调制解调器。 数据终端设备DTE与数据通信设备DCE的标准接口。 可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机。
微机
TxD RxD RTS CTS
GND DSR DTR
➢零MODEM 方式使用联络信号的多线连接
TxD 微机 RxD
RTS CTS GND DSR DTR
微机
微机
RS-232C的电气特性
232C接口采用EIA电平
高电平为＋3V～＋15V 低电平为－3V～－15V 实际常用±12V或±15V
RxRDY（Receiver Ready） 接收器准备好信号，高电平有效。若命令寄 存器的RxE位被置1（允许接收），则当8251A已经从它的串行输入端接收了 一个字符，并完成了格式变换后，此信号有效。
8251A有2个端口:命令口（CS*=0，C/D*=1）、数据口（ CS*=0，C/D*=1 ） 命令字写到命令口； 对命令口执行读操作，得到8251A的状态字 发送的数据送到数据口 对数据口执行读操作，得到对方发来的数据。
速度、传送步骤、检纠错方式等问题作出统一规定。也称通信 控制规程。
面向字符（character Oriented）
分类
同步协议
面向比特（Bit）
异步协议
ISO（Inter national Standard Organization）国际标准化组织。 OSI（Open System Interconnection）开放系统互连参考模型。
➢ 收发双方的数据必须保持位同步
➢ 收发双方必须用时钟同步
七、串行通信接口标准
1、EIA-RS-232C接口标准
RS-232C标准是美国EIA（电子工业联合会）与BELL等公司 一起开发的，1969年公布的通信协议。 设计目的是用于连接调制解调器。 数据终端设备DTE与数据通信设备DCE的标准接口。 可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机。
串行通信基础知识ppt课件
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2线与4线传输
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RS-422 信号
接线： 4 线全双工
信号 TxA TxB RxA RxB 120Ω GND
接线
信号
RxA 120Ω RxB
TxA TxB GND
优势
1. 抗干扰能力强 2. 传输距离长 (可达 1.2公里) 25 精选版3课. 支件pp持t 点对点和多站通讯方式
2. 判断当前频率是否有信号? (检查线路上是否有数据)
3. 确认当前频率空闲, 按键讲话对方可以听到; (线中上没有数据, 切换状态到数据发送)
A
4. 话讲完后, 松开按键, 回到监听状态; (数据接收状态)
B
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ADDC (自动数据流控)
当使用2线RS485时,最重要的就是要确认数据收发状态.由于RS485-2W界面 的一些限制,只有一个节点(在一根2线RS485总线上)可以在任何时候传输信 号.这个要传输数据的节点必须把数据发送打开,在数据发送完之后关闭.
MOXA定义 为信号正 A为信号负
|A-B|>200mv
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RS-422 特性
RS-422传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到1200米（速 率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10 个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡 传输方式，被命名为TIA/EIA-422-A标准。
模式 - 当有数据发送时设置RTS信号， 同时断开监听模式 - 当数据发送完成之后清除RTS信号，转回监听模式 - RTS 状态由用户软件控制
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《串行通信》PPT课件
范例如图：
某 帧数据
…… …… 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1
起
数据位
偶停
始
校止
位
验位
位
…… ……
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1.4 UART的应用
UART一般可以应用到如下一些场合：
1.芯片间的近距离通信 2.与PC机之间的通信 3.模块之间的远距离通信
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1、芯片间的近距离通信
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1.5 串行通信分类
串行通信标准有许多，下面仅对部分常见的串行通信标
准进行简单介绍 。
串行通信标 准
引脚
引脚说明
UART
TXD、RXD、 GND
（三线）
TXD：发送端 RXD：接收端
1-Wire DQ （一线） DQ：发送/接收端
SCK：同步时钟
SCK、MISO、 MISO：主机输入，从机输
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1.2.2 74LS164真值表
输入
Clear Clock
AB
L
X
XX
H
L
XX
H
↑
HH
H
↑
LX
H
↑
XL
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输出 QA QB ···QH LLL
HHH LLL LLL
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74LS164的时钟是由ARM处理器产生，每来1个上升 沿74LS164就接收1位数据。
假设要使QA~QH=10110011，则ARM要发送一串数 据10110011给A、B输入端，并产生相应的时钟信号。 如下图：
内核
输出数 据缓冲
器
…
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同步通信依靠同步字符保持通信同步。
同步通信是由1～2个同步字符和多字节数据位 组成，同步字符作为起始位以触发同步时钟开 始发送或接收数据；多字节数据之间不允许有 空隙，每位占用的时间相等；空闲位需发送同 步字符。
串行通信基础——同步通讯
以数据块（帧）为传输单位 双方使用同一时钟（主控方提供时钟，被控方接收时钟） 外同步：时钟信号另外安排一根传输线 自同步：发送时将时钟信号与数据混合编码，接收时译码出 时钟 数据格式：每个数据块前加1~2个同步字符（同步头）进行 帧同步，一般采用CRC循环冗余校验码 同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较 复杂 串行同步通信主要应用在网络当中，最常使用的同步通信协 议有高级数据链路控制协议（HDLC）
串行通信基础——异步通讯
异步通信依靠起始位、停止位保持通信同步。 异步通信数据传送按帧传输，一帧数据包含起 始位、数据位、校验位和停止位。
异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单、灵活， 适用于数据的随机发送/接收，但因每个字节都要建立 一次同步，即每个字符都要额外附加两位，所以工作 效率较低。
串行通信基础——同步通讯
谢谢大家收看！
嵌入式网络技术
串行通信基础
计算机与外界信息交换称为通信。
串行通信是数据的各位依次逐位发送或接收。 并行通信是数据的各位同时发送或同时接收； 通信的基本方式可分为并行通信和串行通信： 并行通信优点:传送速度快
缺点:不便长距离传送 串行通信优点:便于长距离传送
缺点:传送速度较慢
串行通信基础
串行通信的基本特征是数据逐位顺序进行传送 串行通信的格式及约定（如：同步方式、通讯速率、数据 块格式、信号电平……等）不同，形成了多种串行通信的协 议与接口标准。 串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线 传送
收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规 程）： 传送速率 信息格式 位同步 帧同步 数信依靠起始位、停止位保持通信同步。 异步通信数据传送按帧传输，一帧数据包含起 始位、数据位、校验位和停止位。
异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单、灵活， 适用于数据的随机发送/接收，但因每个字节都要建立 一次同步，即每个字符都要额外附加两位，所以工作 效率较低。
同步通信是由1～2个同步字符和多字节数据位 组成，同步字符作为起始位以触发同步时钟开 始发送或接收数据；多字节数据之间不允许有 空隙，每位占用的时间相等；空闲位需发送同 步字符。
串行通信基础——同步通讯
以数据块（帧）为传输单位 双方使用同一时钟（主控方提供时钟，被控方接收时钟） 外同步：时钟信号另外安排一根传输线 自同步：发送时将时钟信号与数据混合编码，接收时译码出 时钟 数据格式：每个数据块前加1~2个同步字符（同步头）进行 帧同步，一般采用CRC循环冗余校验码 同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较 复杂 串行同步通信主要应用在网络当中，最常使用的同步通信协 议有高级数据链路控制协议（HDLC）
串行通信基础——异步通讯
异步通信依靠起始位、停止位保持通信同步。 异步通信数据传送按帧传输，一帧数据包含起 始位、数据位、校验位和停止位。
异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单、灵活， 适用于数据的随机发送/接收，但因每个字节都要建立 一次同步，即每个字符都要额外附加两位，所以工作 效率较低。
串行通信基础——同步通讯
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串行通信基础
计算机与外界信息交换称为通信。
串行通信是数据的各位依次逐位发送或接收。 并行通信是数据的各位同时发送或同时接收； 通信的基本方式可分为并行通信和串行通信： 并行通信优点:传送速度快
缺点:不便长距离传送 串行通信优点:便于长距离传送
缺点:传送速度较慢
串行通信基础
串行通信的基本特征是数据逐位顺序进行传送 串行通信的格式及约定（如：同步方式、通讯速率、数据 块格式、信号电平……等）不同，形成了多种串行通信的协 议与接口标准。 串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线 传送
收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规 程）： 传送速率 信息格式 位同步 帧同步 数信依靠起始位、停止位保持通信同步。 异步通信数据传送按帧传输，一帧数据包含起 始位、数据位、校验位和停止位。
异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单、灵活， 适用于数据的随机发送/接收，但因每个字节都要建立 一次同步，即每个字符都要额外附加两位，所以工作 效率较低。