基于Verilog的RS-232串口通信在CPLD上的实现
CPLD(Complex Programable Logic Device)是一种复杂的用户可编程逻辑器件。采用连续连接结构，延时可预测，从而使电路仿真更加准确。CPLD 是标准的大规模集成电路产品，可用于各种数字逻辑系统的设计。开发工具Quartus II、ISE等功能强大，编程语言灵活多样，使设计开发缩短了周期。
随着嵌入式的发展，对数据的传输和人机交互通信的要求越来越高。而串口通信因其资源消耗少、技术成熟而被广泛应用。系统中上位机与嵌入式芯片之间的交互通信可以通过专用集成芯片作为外设RS-232异步串行接口，如TI、EXAR、EPIC公司的550、452等系列UAWT集成电路，或在拥有Nios系统的FPGA上可以方便地嵌入UART模块。但是在设计中用户会提出自己的要求，如：数据加密或只使用UART部分功能等，即要求更灵活的UART。而且有时CPLD资源剩余，出于成本考虑也会要求设计一种模拟的UART。对于上述的两种情况，就可以在CPLD其丰富的资源上制作一款UART，实现PC机与嵌入式系统之间的数据交换。
1 串口通信协议
1．1 UART简介
通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)。
异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小。具有相关工业标准提供的标准的接口电平规范等优点，在工业控制领域被广泛采用。
异步通信一帧字符信息由4部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。
本设计基于RS-232的数据帧结构，设置数据帧结构如图1所示：1 bit起始位，8 bit数据位，1 bit停止位，无校验位。每帧实质上传送1 Byte数据。
1．2 自定义数据包格式
多个上文所描述的帧就可以组成一个数据包。串口通信是在RS-232数据帧结构的基础上定义的，传输以数据包为单位进行。包结构如图2所示。
本文采用和校验的结构，一个数据包包含15 Byte。其中第1个字节是数据包头即握手字符。第2字节为控制字符，EE代表写命令，DD代表读命
令。第3至第14为可利用数据。第15字节作为校验字符，理论上应等于这个数据包中数据字符串之和的后8bit。
2 设计方案
2．1 UART的设计结构
笔者设计采用模块化设计，方案的UART主要由逻辑控制模块、波特率发生模块、发送模块和接收模块等组成。波特率发生模块可以建立精确的时钟，确保数据采样准确、工作时序顺畅。逻辑控制模块、波特率发生模块、发送模块和接收模块完成工作有：确定数据起始位、数据收发，串并转换、建立握手连接、判断命令、数据校验等功能。
2．2 状态图
利用串口通信在数据交互过程中涉及到了多种工作状态，情况比较多样，而利用程序设计中的有限状态机(FSM)理论进行编程设计，这个问题可以迎刃而解。
有限状态机是由寄存器组和组合逻辑构成的硬件时序电路，有限状态机的状态(即由寄存器组各位的1和0的组合状态所构成的有限个状态)只能在同一时钟跳变沿的情况下才能从一个状态转向另一个状态。
本设计的有限个状态编码使用独热码形式，即寄存器组每一个bit位代表一种状态(如“0100”，“1000”为四态机中的两种状态)，这种状态码的好处是避免了状态混乱。状态机采用Mealy型有限状态机，这种状态机的下一个状态不但取决于各个输入值，还取决于当前所在状态，符合UART的工作原理。
逻辑控制模块、数据接收模块和发送模块的设计都使用到了状态机，其中以逻辑状态机为主状态机，其余两个为从状态机。确定各种工作状态和工作流程后便可构建出状态图，方便直观地进行后续设计。
通过状态图可以方便、准确地得到程序设计框图如图4所示。
3 各模块设计
3．1 波特率发生器
串口通信必须要设定波特率，本设计采用的波特率为9 600 bit／s。产生波特率的时钟频率是越高越好，这样才可产生较高且精确的波特率。设计选用50M主频率要产生9600bit／s波特率，每传送一位数据需要5 208．33个时钟周期。取一个最接近的数是5 208，则波特率为9 600．61，其误差约为0．006％，误码率很低可以确保通信正常。
波特率发生器要解决的另一个关键性问题是确保准确地捕获起始位“0”。即时准确地捕获起始位不仅决定通信是否顺畅开始，而且还影响后续的数据采样过程可靠地进行。方案采取了16分频的波特率发生器，即通过对50 M 总时钟源分频，得到一个9 600x16 Hz的时钟进行数据传输，这样每16个时钟信号采样1 bit数据。在Rxd数据接收端口接收到从空闲高电平“1”跳变为起始位低电平“0”信号后，连续8个分频周期确认是否是起始位。若是连续的低电平则捕获起始位，自此之后每16个时钟周期读取1 bit数据。这种方法不仅确保了起始位的准确捕获，而且使数据采样点处于了数据的正中央保证了数据的准确。
3．2 接收器
在波特率发生器捕获起始位并启动后，接收器将开始工作。其主要工作是
接收每一位数据，将串行数据移位存入缓冲寄存器，并在接收完一字节数据后将数据存入锁存器完成串并转换，同时发出char_ok信号通知逻辑控制模块一个字节的数据已经接收完毕。
接收器的部分程序如下所示：
3．3 逻辑处理模块
逻辑处理模块是模拟UART的决策模块。它主要完成PC机与CPLD的握手、数据处理和数据校验、状态分析与给收发模块提供决策。
PC机要向CPLD发数据时，先向串口发送FF，FF表示PC机要与CPLD建立联系。CPLD收到这个信息后，由逻辑模块的talk信号通知发射模块握手情况，发送器通过串口给PC机反馈信息，DD表示CPLD收到了PC机的要求并同意建立联系，CC表示握手不成功PC机可以再次发出请求。握手成功后，PC机要向CPLD发出命令字符，E1表示写，E2表示读。
随后进入数据接收或发送状态，每个数据包接收完毕后逻辑处理模块进入下一状态——数据校验状态。根据上文提到的本设计的数据校验采用和校验，数据校验完后逻辑处理模块会根据校验结果给出信号check，通知发
送模块Txd发送反馈信息给PC机。
逻辑控制模块的部分程序如下所示：
在逻辑接收模块中的重点是握手环节，它体现了PC机与CPLD相互对话的关键，后面两者的互相通信都是基于此而建立的。应用上述思路设计的握手环节时序仿真如图5所示。
如图所示当char接收寄存器通过Rxd接收到一个字符信息后发出char_ok 信号，经逻辑控制模块得知是握手信息FF后，触发握手成功talk信号，并在下一时钟上升沿Txd从空闲状态的高电平“1”变为起始位“0”准备发送反馈信息给PC机。
3．4 发送器
发送器在接收逻辑处理模块给出的命令后发送相应的数据给PC机。发送内容主要包括：数据正确或握手成功信息DD，示意PC机继续下一步操作；数据重发或握手失败CC，示意PC机重新发送数据；以及PC机欲从嵌入式系统中读出的数据。
4 实验验证
工程设计的某嵌入式系统要求PC机向CPLD发送数据。CPLD选用ATREL 公司的MAX7000系列芯片EPM7128SLC84-15。芯片拥有2 500个可使用门阵列、128个宏单元、8个逻辑阵列块、84个用户I／O接口。CPLD的IO操作电平是TTL电平，通过MAX232电平转换芯片将PC机串口电平转换为TTL电平，就建立起了串口通信的电气基础。PC机上拥有VC++编写的数据下载程序，波特率为9600 bit／s，每个数据帧含1位起始位，8位数据位，无校验位，1位停止位。通信数据格式用上文提到的和校验数据格式，以数据包为单位发送，如图6所示。
从实验结果可看到PC机每发送一个完整的15 Byte数据包，CPLD回复握手成功和数据校验正确，表明设计可行。
5 结束语
本文从工程设计实际出发，没有选取通用的UART芯片，通过分析异步通信中UART的结构特点，运用CPLD的丰富资源和一些工程技术制作了自定义通信数据包格式的串口通信模块。通过与PC机上数据传输程序联试，实现了信息的传输和人机互动，证明设计方案的正确。如今嵌入式技术应用十分广泛而且市场需求很广阔，PC机与嵌入式系统的通信实现了人机互动使系统功能更加强大。研究对增强嵌入式系统操作性有重要意义。
RS232串口通信实验报告 学院：电子信息学院 班级：08031102 姓名：张泽宇康启萌余建军 学号：2011301966 2011301950 2011301961 时间：2014年11月13日 学校：西北工业大学
一．实验题目： 设计一个简单的基于串口通信的信息发送和接受界面 二．实验目的： 1.熟悉并掌握RS232串口标准及原理。 2.实现PC机通过RS232串口进行数据的收发。 3.熟悉VC语言编写程序的环境，掌握基本的VC语言编程技巧。 三．实验内容 程序代码： P// PC1PC2Dlg.cpp : implementation file // #include "stdafx.h" #include "PC1PC2.h" #include "PC1PC2Dlg.h" #ifdef _DEBUG #define new DEBUG_NEW #undef THIS_FILE static char THIS_FILE[] = __FILE__; #endif ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CAboutDlg dialog used for App About class CAboutDlg : public CDialog { public: CAboutDlg(); // Dialog Data //{{AFX_DATA(CAboutDlg) enum { IDD = IDD_ABOUTBOX }; //}}AFX_DATA // ClassWizard generated virtual function overrides //{{AFX_VIRTUAL(CAboutDlg) protected: virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV support //}}AFX_VIRTUAL
计 协议 --------------------------------- 9 来 缩写 1调 调 CD载 检测 2调 调 RXD 数 3PC TXD 数 4PC DTR数 终 5GND 6调 调 DSR 讯 7PC RTS请 8调 调 CTS 许 9调 调 RI 连 时 数 针 数 针 连 对应 --------------------------------- 1 RS-23 2 远 50 2 RS232 传 讯 传 20kbps 3 RS-232C 传 数 负逻辑 对称 逻辑1 -3 -15V 逻辑0 +3 +15V 单 连 时 转换
--------------------------------- 数 a RS-232-C标 规 数 传 为 50 75 100 150 300 600 1200 2400 4800 9600 19200 b 数 标 5 7 8 传 标 ASCII码 0 127 7 扩 ASCII码 0 255 8 c 单 为1 1.5 2 数 传 线 时 时 现 仅仅 传 结 计 时 d 验 简单 检错 对 验 验 数 传 数 逻辑 数 011 对 验 验 为0 证逻辑 数 数 验 验 1 这 3 逻辑 --------------------------------- 传 线 闲时 线 TTL RS232 数 开 RS232线 为 结 时Rs232为 数 传 读数时 数 对 16进 数 55aaH 当 8 数 1 传 时 线 图1(TTL ) 图 2(RS-232 ) 55H=01010101B 10101010B 1 0 55H 数 为1010101010B aaH=10101010B 01010101B 1 0 55H 数 为1101010100B
RS232串口通信小结 在Microsoft Windows下开发串口通信程序通常有如下几种方法： 利用wIndowsAPI 通信函数。 利用Windows 的读写端口函处_inp,-inpw,_inpd,_outp,_outpw,_outpd(Windows 95系列下)或开发驱动程序(Windows NT系列下)直接对串口进行操作。 利用第三方提供或自己编写的通信类. 使用串口通信组件，如ActiveX控件MSComm。 以下几种方法中第一种(即API函数法)使用面较广，但由于比较复杂，使用较困难。第二种需要了解硬件电路结构原理，深入驱动层次，专业化程度较高。第三种方法使用面向对象技术封装W1n32API函数，提供一个用于串行通信的类，只要理解这种类的几个成员函数，就能方使地使用，但编写能普通应用的这种类相当困难。第四种方法较简单，只需要对串口进行简单配置，唯一比较困难的地方在于令人费解的V ARIANT类。 以下只简单介绍第一种（利用Windows API函数）和第四种（使用串口通信组件）方法API函数法(即第一种方法)可以说是在Windows环境下编写串口通信程序的基本方法，下面介绍的大部分内容对于其他3种方法都能适用。 第一种：API函数法 1.API函数法 与以往DOS下串口通信程序不同的是，Windows不提倡应用程序直接控制硬件，而是通过Windows操作系统提供的设备驱动程序来进行数据传递。串行口在WED32中是作为文件来进行处理的，而不是直接对端口进行操作，对于串行通信，Win32提供了相应的文件I/O函数与通信函数，通过了解这些函数的使用，可以编制出符合不同需要的通信程序。 API是附带在Windows内部的一个极其重要的组成部分。Windows的32位API主要是一系列很复杂的函数和消息集合，它可以看作是Windows系统为在其下运行的各种开发系统提供的开放式通用功能增强接口。与串口通信有关的Windows API函数大概有20多个，如下所示： BuildCommDCB BuildCommDCBAndTimeouts ClearCommBreak ClearCommError CommConfigDialog EscapeCommFunction GetCommConfig GetCommMask GetCommModemStatus GetCommProperties GetCommState GetCommTimeouts GetDefaultCommConfig PurgeComm SetCommBreak SetCommConfig SetCommMask SetCommState
串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议。 --------------------------------- 串口的引脚定义： 两个串口连接时，接收数据针脚与发送数据针脚相连，彼此交叉，信号地对应相接即可。--------------------------------- 串口的电气特性： 1）RS-232串口通信最远距离是50英尺 2）RS232可做到双向传输，全双工通讯，最高传输速率20kbps 3）RS-232C上传送的数字量采用负逻辑，且与地对称 逻辑1：-3 ～-15V 逻辑0：+3～+15V 所以与单片机连接时常常需要加入电平转换芯片：
--------------------------------- 串口通信参数： a）波特率：RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、 4800、9600、19200波特。b）数据位：标准的值是5、7和8位，如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）；扩展的ASCII码是0～255（8位）。 c）停止位：用于表示单个包的最后一位，典型的值为1，1.5和2位。由于数是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。d）奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为 0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。 --------------------------------- 串口通信的传输格式：串行通信中，线路空闲时，线路的TTL电平总是高，经反向RS232的电平总是低。一个数据的开始RS232线路为高电平，结束时Rs232为低电平。数据总是从低位向高位一 位一位的传输。示波器读数时，左边是数据的高位。 例如，对于16进制数据55aaH，当采用8位数据位、1位停止位传输时，它在信号线上的波形如图1(TTL电平)和图 2(RS-232电平)所示。 55H=01010101B，取反后10101010B，加入一个起始位1，一个停止位0，55H的数据格式为1010101010B； aaH=10101010B，取反后01010101B，加入一个起始位1，一个停止位0，55H的数据格式为1101010100B；
用VC 6.0实现串行通信的三种方法 中国科学院王颖 ---- 摘要：本文介绍了在Windows平台下串行通信的实现机制，讨论了根据不同的条件用Visual C++ 设计串行通信程序的三种方法，并结合实际，实现对温度数据的接收监控。 ---- 在实验室和工业应用中，串口是常用的计算机与外部串行设备之间的数据传输通道，由于串行通信方便易行，所以应用广泛。依据不同的条件实现对串口的灵活编程控制是我们所需要的。 ---- 在光学镜片镀膜工艺中，用单片机进行多路温度数据采集控制，采集结果以串行方式进入主机，每隔10S向主机发送一次采样数据，主机向单片机发送相关的控制命令，实现串行数据接收，处理，记录，显示，实时绘制曲线。串行通信程序开发环境为VC++ 6.0。 ---- Windows下串行通信 ---- 与以往DOS下串行通信程序不同的是，Windows不提倡应用程序直接控制硬件，而是通过Windows 操作系统提供的设备驱动程序来进行数据传递。串行口在Win 32中是作为文件来进行处理的，而不是直接对端口进行操作，对于串行通信，Win 32 提供了相应的文件I/O函数与通信函数，通过了解这些函数的使用，可以编制出符合不同需要的通信程序。与通信设备相关的结构有COMMCONFIG ，COMMPROP，COMMTIMEOUTS，COMSTAT，DCB，MODEMDEVCAPS，MODEMSETTINGS共7个，与通信有关的Windows API函数共有26个，详细说明可参考MSDN帮助文件。以下将结合实例，给出实现串行通信的三种方法。 ---- 实现串行通信的三种方法 ---- 方法一：使用VC++提供的串行通信控件MSComm 首先，在对话框中创建通信控件，若Control 工具栏中缺少该控件，可通过菜单Project --> Add to Project --> Components and Control插入即可，再将该控件从工具箱中拉到对话框中。此时，你只需要关心控件提供的对Windows 通讯驱动程序的API 函数的接口。换句话说，只需要设置和监视MSComm控件的属性和事件。 ---- 在ClassWizard中为新创建的通信控件定义成员对象（CMSComm m_Serial），通过该对象便可以对串口属性进行设置，MSComm 控件共有27个属性，这里只介绍其中几个常用属性： ---- CommPort 设置并返回通讯端口号，缺省为COM1。 ---- Settings 以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位。 ---- PortOpen 设置并返回通讯端口的状态，也可以打开和关闭端口。 ---- Input 从接收缓冲区返回和删除字符。 ---- Output 向发送缓冲区写一个字符串。 ---- InputLen 设置每次Input读入的字符个数，缺省值为0，表明读取接收缓冲区中的全部内
串口通讯—RS-232-C详解 蓝鸟发表于 2005-9-22 16:19:34 串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种。但都是在RS-232标准的基础上经过改进而形成的。所以，以RS-232C为主来讨论。RS-323C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。它适合于数据传输速率在0～20000b/s范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。 在讨论RS-232C接口标准的内容之前，先说明两点： 首先，RS-232-C标准最初是远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)与数据通信设备DCE（Data Communication Equipment)而制定的。因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求。但目前它又广泛地被借来用于计算机（更准确的说，是计算机接口）与终端或外设之间的近端连接标准。显然，这个标准的有些规定及和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。有了对这种背景的了解，我们对RS-232C标准与计算机不兼容的地方就不难理解了。 其次，RS-232C标准中所提到的“发送”和“接收”，都是站在DTE立场上，而不是站在DCE的立场来定义的。由于在计算机系统中，往往是CPU和I/O设备之间传送信息，两者都是DTE，因此双方都能发送和接收。 一、RS-232-C RS-232C标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS（ecommeded standard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969），在这之前，有RS232B、RS232A。。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理标准还有有EIA�RS-232-C、EIA�RS-422-A、 EIA�RS-423A、EIA�RS-485。这里只介绍EIA�RS-232-C（简称232，RS232）。例如，目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。 1.电气特性 EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。 在TxD和RxD上：逻辑1(MARK)=-3V～-15V 逻辑0(SPACE)=+3～＋15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD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
基于Verilog的RS-232串口通信在CPLD上的实现 CPLD(Complex Programable Logic Device)是一种复杂的用户可编程逻辑器件。采用连续连接结构，延时可预测，从而使电路仿真更加准确。CPLD 是标准的大规模集成电路产品，可用于各种数字逻辑系统的设计。开发工具Quartus II、ISE等功能强大，编程语言灵活多样，使设计开发缩短了周期。 随着嵌入式的发展，对数据的传输和人机交互通信的要求越来越高。而串口通信因其资源消耗少、技术成熟而被广泛应用。系统中上位机与嵌入式芯片之间的交互通信可以通过专用集成芯片作为外设RS-232异步串行接口，如TI、EXAR、EPIC公司的550、452等系列UAWT集成电路，或在拥有Nios系统的FPGA上可以方便地嵌入UART模块。但是在设计中用户会提出自己的要求，如：数据加密或只使用UART部分功能等，即要求更灵活的UART。而且有时CPLD资源剩余，出于成本考虑也会要求设计一种模拟的UART。对于上述的两种情况，就可以在CPLD其丰富的资源上制作一款UART，实现PC机与嵌入式系统之间的数据交换。 1 串口通信协议 1．1 UART简介 通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)。
异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小。具有相关工业标准提供的标准的接口电平规范等优点，在工业控制领域被广泛采用。 异步通信一帧字符信息由4部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。 本设计基于RS-232的数据帧结构，设置数据帧结构如图1所示：1 bit起始位，8 bit数据位，1 bit停止位，无校验位。每帧实质上传送1 Byte数据。 1．2 自定义数据包格式 多个上文所描述的帧就可以组成一个数据包。串口通信是在RS-232数据帧结构的基础上定义的，传输以数据包为单位进行。包结构如图2所示。 本文采用和校验的结构，一个数据包包含15 Byte。其中第1个字节是数据包头即握手字符。第2字节为控制字符，EE代表写命令，DD代表读命
PC机之间串口通信的实现 一、实验目的 １．熟悉微机接口实验装置的结构和使用方法。 ２．掌握通信接口芯片8251和8250的功能和使用方法。 ３．学会串行通信程序的编制方法。 二、实验内容与要求 １．基本要求 主机接收开关量输入的数据（二进制或十六进制），从键盘上按“传输”键（可自行定义），就将该数据通过8251A传输出去。终端接收后在显示器上显示数据。具体操作说明如下： （１）出现提示信息“start with R in the board!”，通过调整乒乓开关的状态，设置8位数据； （２）在小键盘上按“R”键，系统将此时乒乓开关的状态读入计算机I中，并显示出来，同时显示经串行通讯后，计算机II接收到的数据； （３）完成后，系统提示“do you want to send another data? Y/N”，根据用户需要，在键盘按下“Y”键，则重复步骤（1），进行另一数据的通讯；在键盘按除“Y”键外的任意键，将退出本程序。 ２．提高要求 能够进行出错处理，例如采用奇偶校验，出错重传或者采用接收方回传和发送方确认来保证发送和接收正确。 三、设计报告要求 １．设计目的和内容 ２．总体设计 ３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明 ４．软件设计框图及程序清单 ５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法） 四、8251A通用串行输入/输出接口芯片 由于CPU与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，必须要有“接收移位寄存器”（串→并）和“发送移位寄存器”（并→串）。能够完成上述“串←→并”转换功能的电路，通常称为“通用异步收发器”（UART：Universal
51单片机和计算机之间实现串口通信的电路图 串口通讯参考程序如下： 来源：深入浅出AVR单片机 #include
串口就是计算机上一种非常通用的设备通信协议。 --------------------------------- 串口的引脚定义: 9芯信号方向来自缩写描述 1调制解调器CD载波检测 2调制解调器RXD接收数据 3PC TXD发送数据 4PC DTR数据终端准备好 5GND信号地 6调制解调器DSR通讯设备准备好 7PC RTS请求发送 8调制解调器CTS允许发送 9调制解调器RI响铃指示器 两个串口连接时,接收数据针脚与发送数据针脚相连,彼此交叉,信号地对应相接即可。--------------------------------- 串口的电气特性: 1)RS-232串口通信最远距离就是50英尺 2)RS232可做到双向传输,全双工通讯,最高传输速率20kbps 3)RS-232C上传送的数字量采用负逻辑,且与地对称 逻辑1:-3 ～-15V 逻辑0:+3～+15V 所以与单片机连接时常常需要加入电平转换芯片:
--------------------------------- 串口通信参数: a)波特率:RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、 4800、9600、19200波特。b)数据位:标准的值就是5、7与8位,如何设置取决于您想传送的信息。比如,标准的ASCII码就是0～127(7位);扩展的ASCII码就是0～255(8位)。 c)停止位:用于表示单个包的最后一位,典型的值为1,1、5与2位。由于数就是在传输线上定时的,并且每一个设备有其自己的时钟,很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅就是表示传输的结束,并且提供计算机校正时钟同步的机会。d)奇偶校验位:在串口通信中一种简单的检错方式。对于偶与奇校验的情况,串口会设置校验位(数据位后面的一位),用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如,如果数据就是011,那么对于偶校验,校验位为 0,保证逻辑高的位数就是偶数个。如果就是奇校验,校验位位1,这样就有3个逻辑高位。 --------------------------------- 串口通信的传输格式: 串行通信中,线路空闲时,线路的TTL电平总就是高,经反向 RS232的电平总就是低。一个数据的开始RS232线路为高电平,结束时Rs232为低电平。数据总就是从低位向高位一位一位的传输。示波器读数时,左边就是数据的高位。 例如,对于16进制数据55aaH,当采用8位数据位、1位停止位传输时,它在信号线上的波形如图1(TTL电平)与图 2(RS-232电平)所示。 55H=01010101B,取反后10101010B,加入一个起始位1,一个停止位0,55H的数据格式为1010101010B; aaH=10101010B,取反后01010101B,加入一个起始位1,一个停止位0,55H的数据格式为1101010100B;
. 串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议。 --------------------------------- 串口的引脚定义： 9芯信号方向来自缩写描述 1调制解调器CD载波检测 2调制解调器RXD接收数据 3PC TXD发送数据 4PC DTR数据终端准备好 5GND信号地 6调制解调器DSR通讯设备准备好 7PC RTS请求发送 8调制解调器CTS允许发送 9调制解调器RI响铃指示器 两个串口连接时，接收数据针脚与发送数据针脚相连，彼此交叉，信号地对应相接即可。--------------------------------- 串口的电气特性： 1）RS-232串口通信最远距离是50英尺 2）RS232可做到双向传输，全双工通讯，最高传输速率20kbps 3）RS-232C上传送的数字量采用负逻辑，且与地对称 逻辑1：-3 ～-15V 逻辑0：+3～+15V 所以与单片机连接时常常需要加入电平转换芯片：
--------------------------------- 串口通信参数： a）波特率：RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、 4800、9600、19200波特。b）数据位：标准的值是5、7和8位，如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）；扩展的ASCII码是0～255（8位）。 c）停止位：用于表示单个包的最后一位，典型的值为1，1.5和2位。由于数是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。d）奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为 0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。 --------------------------------- 串口通信的传输格式：串行通信中，线路空闲时，线路的TTL电平总是高，经反向RS232的电平总是低。一个数据的开始RS232线路为高电平，结束时Rs232为低电平。数据总是从低位向高位一 位一位的传输。示波器读数时，左边是数据的高位。 例如，对于16进制数据55aaH，当采用8位数据位、1位停止位传输时，它在信号线上的波形如图1(TTL电平)和图 2(RS-232电平)所示。 55H=01010101B，取反后10101010B，加入一个起始位1，一个停止位0，55H的数据格式为1010101010B； aaH=10101010B，取反后01010101B，加入一个起始位1，一个停止位0，55H的数据格式为1101010100B；
在Windows应用程序的开发中，我们常常需要面临与外围数据源设备通信的问题。计算机和单片机（如MCS-51）都具有串行通信口，可以设计相应的串口通信程序，完成二者之间的数据通信任务。 实际工作中利用串口完成通信任务的时候非常之多。已有一些文章介绍串口编程的文章在计算机杂志上发表。但总的感觉说来不太全面，特别是介绍32位下编程的更少，且很不详细。笔者在实际工作中积累了较多经验,结合硬件、软件，重点提及比较新的技术，及需要注意的要点作一番探讨。希望对各位需要编写串口通信程序的朋友有一些帮助 一．串行通信的基本原理 串行端口的本质功能是作为CPU和串行设备间的编码转换器。当数据从 CPU经过串行端口发送出去时，字节数据转换为串行的位。在接收数据时，串行的位被转换为字节数据。 在Windows环境（Windows NT、Win98、Windows2000）下，串口是系统资源的一部分。 应用程序要使用串口进行通信，必须在使用之前向操作系统提出资源申请要求（打开串口），通信完成后必须释放资源（关闭串口）。 串口通信程序的流程如下图： 二．串口信号线的接法 一个完整的RS-232C接口有22根线，采用标准的25芯插头座（或者9芯插头座）。25芯和9芯的主要信号线相同。以下的介绍是以25芯的RS-232C为例。 ①主要信号线定义： 2脚：发送数据TXD； 3脚：接收数据RXD； 4脚：请求发送RTS； 5脚：清除发送CTS； 6脚：数据设备就绪DSR；20脚：数据终端就绪DTR；8脚：数据载波检测DCD； 1脚：保护地； 7脚：信号地。 ②电气特性： 数据传输速率最大可到20K bps,最大距离仅15m. 注：看了微软的MSDN 6.0，其Windows API中关于串行通讯设备（不一定都是串口RS-232C或RS-422或RS-449）速率的设置，最大可支持到RS_256000，即256K bps! 也不知道到底是什么串
RS232+RS485实现通讯实验板 1 引言 计算机控制系统中经常采用多机系统进行通信，在由PC机和单片机构成的分布式控制系统中，往往以PC机为上位机完成较为复杂的数据处理和对前沿机的监督管理，以及对下位机进行多机协调，本文介绍一种将 RS232，RS485，及红外接口集成在一起的PC机--单片机多功能通讯实验板，用于实现PC机与单片机间的串口通信、红外通信及PC机与PC机间的通讯实验。 2 实验板的组成原理与设计 2.1 串行通信 串行通信是指通信的发送方和接收方之间数据信息的传输是在单根数据线，以每次一个二进制位移动的，他的优点是只需一对传输线进行传送信息，因此其成本低，适用于远距离通信，他的缺点是传送速度低，串行通信有异步通行和同步通信两种基本通信方式，同步通信适用于传送速度高的情况，其硬件复杂，而异步通信应用于传送速度在50-19200波特之间，是比较常用的传送方式，在异步通信中，数据是一帧一帧传送的，每一串行帧的数据格式由1位起始位，5-8位的数据位，1位的奇偶校验位(可省略)和1位停止位4部分组成，在串行通信前，发送方和接收方要约定具体的数据格式和波特率(通信协议)。 2.2 AT89C51微控制器 AT89C51单片机系统具有设计简单、性能可靠、功耗低等优点，它为用户预留下足够的软硬件资源，可供用户进行再开发应用，该系统除内部已有的 4K FLASH存储器外，还可以扩展选址64K ROM区和64K RAM区，供用户使用，用户在系统开发时，可以将自己的数据块和程序段、数据表，以若干控制子程序、数据块形式存放于AT89C51单片机的扩展ROM或 RAM 区中，以便系统工作时重复使用和反复调用。 2.3 RS232C通信接口 RS232C是一种电压型总线标准，可用于设计计算机接口与终端或外设之间的连接，以不同的极性的电压表示逻辑值。-3～-25V表示逻辑"1"。+3～+25V表示逻辑"0"。其电平与TTL和CMOS电平是不同的，所以在通信时必须进行电平转换。 2.4 MAX232芯片 MAXIM公司的MAX232/MAX232A接收/发送器是MAXIM公司特别为满足EIA/TEA2232E的标准而设计的，他们在 EIA/TIA2232E标准串行通信接口中日益得到广泛的应用，他们具有功耗低、工作电源为单电源、外接电容仅为0.1μF或1μF，采用双列直插封装形式、接收器输出为三态TTL/CMOS等优越性，为双组RS 232接收发送器，工作电源为+5V，波特率高，仅需外接0.1μF或1μF的电容，其价格低，可在一般需要串行通信的系统中使用，MAX232外围需要 4个电解电容，是内部电源转换所需电容，其取值均为1μF/25V宜选用钽电容并且应尽量靠近芯片。。 2.5 红外发送、接收电路 红外通讯以红外线作为通讯载体，通过红外光在空中的传播来传输数据，他由红外发射器和红外接收器来完成，在发射端，发送的数字信号经过适当的调制编码后，送入电光变换电路，经红外发射管转变为红外脉冲发射到空中;在接收端，红外接收器对接收到的红外光脉冲进行光电变换，解调译码后恢复出原信号。 红外发送电路中采用的红外发射器件是塑封的TSAL6200红外发射二极管，他将周期的电信号转变成一定频率的红外光信号，他是一种时断时续的高频红外脉冲信号，但脉冲串时间长度是恒定的，根据脉冲串之间的间隔大小，表示传输的是数据"0"还是
RS232串口通信详解（引脚定义,电气特性,传输格式,接收过程,单片机晶振,RS485,RS422） 通信原理知识2010-01-03 20:53 阅读1 评论0 字号：大中小RS232串口通信详解（引脚定义,电气特性,传输格式,接收过程,单片机晶振,RS485,RS422） 串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议。 --------------------------------- 串口的引脚定义： 信号方向来 9芯 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 3PC TXD发送数据 4PC DTR数据终端准备好 5GND信号地 6调制解调器DSR通讯设备准备好 7PC RTS请求发送 8调制解调器CTS允许发送 9调制解调器RI响铃指示器
两个串口连接时，接收数据针脚与发送数据针脚相连，彼此交叉，信号地对应相接即可。 --------------------------------- 串口的电气特性： 1）RS-232串口通信最远距离是50英尺 2）RS232可做到双向传输，全双工通讯，最高传输速率20kbps 3）RS-232C上传送的数字量采用负逻辑，且与地对称 逻辑1：-3 ～-15V 逻辑0：+3～+15V 所以与单片机连接时常常需要加入电平转换芯片： --------------------------------- 串口通信参数： a）波特率：RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。 b）数据位：标准的值是5、7和8位，如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）；扩展的ASCII码是0～255（8位）。 c）停止位：用于表示单个包的最后一位，典型的值为1，1.5和2位。由于数是在传输线上定时的，并且每一
1.先介绍电脑上与单片机进行通讯的接口的名称 （1）一般是用电脑串口来进行通讯的，平常大家说的电脑的串口是指台式电脑主机后面的九针接口，如下图 这个接口有个专业的名称，叫RS23接口，而RS232接口是串口通讯的一种，其实所谓的接口，我的理解就是一种通信协议，规定了传输电平，传输方式，及怎么传输数据等等。 协议标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，还规定了连接器的每个引脚的信号内容，同时还对各种信号的电平加以规定。但随着设备的不断改进，出现了代替DB25的DB9接口，现在都把RS232接口叫做DB9。 (2)电脑上的RS232接口采用的是负逻辑电平： -15~-3表示逻辑1； +15~+3表示逻辑0； 电压值通常在7V左右 (3)我们可以使用串口电缆直接连接两台PC机的串口，实现两台PC机的串口通讯。但是PC 机和单片机的通讯却不能够用电缆直接进行连接，原因是PC机RS232串口的电平标准和单片机的TTL电平不一致，因此单片机和PC机之间的串口通讯必须要有一个RS232/TTL电平转换电路。通常这个电路都选择专用的RS232接口电平转换集成电路进行设计，如MAX232、HIN232等。 2.单片机串口输出的逻辑电平 单片机的串口输出电路采用的逻辑电平是TTL电平。这种电平信号由TTL器件产生的，一般的芯片，如运放，数字器件等... TTL：Transistor-Transistor Logic 三极管结构。 Vcc：5V；VOH>=2.4V；VOL<=0.5V； VIH>=2V；VIL<=0.8V 3.单片机与电脑串口的连接 首先解决的就是逻辑接口电平的问题，其次就是通信方法及方式的问题 （1）在这里我们可以使用集成芯片MAX232，这是一款专门用来进行信号电平的转换的芯片，使用起来简单方便，这里把电路贴出。
串口基本信息 用一台电脑实验串口自发自收，实验前要将串口（以9针为例）的发送引脚（2脚）和接受引脚（3脚）短接。 三线连接：适用于计算机之间尤其是PC机和单片机之间的数据通信。其连接信号对为（TxD,RxD）、（RxD,TxD）、（SG，SG）。即发送数据TxD端和接受数据RxD端交叉连接，信号地SG对应连接。 七线交叉连接：适用于同型号的计算机之间的连接，如PC机间的数据通信。其连接信号对为：（TxD,RxD）、（RxD,TxD）、（SG，SG）、（RTS,CTS）、（CTS,RTS）、（DSR.DTR）、（DTR，DSR）。其中，TxD、RxD、SG与前面信号的含义相同，RTS为请求发送，CTS为准许发送，DSR为数据装置准备好，DTR为数据终端准备好。在本地连接的微机系统中，RTS、CTS、DTR、DSR用作硬件联络控制信号。 目前使用的串口连接线有DB9和DB25两种连接器，用户可以国家使用的具体机器选择相应的连接器。 一个串口通讯类在https://www.doczj.com/doc/396395056.html,/network/serialport.shtml。 PC机的RS-232接口的电平标准是-12V标示“1”，和+12V表示“0”，有些单片机的信号电平时TTL 型，即大于2.4v表示“1”，小于0.5v表示“0”，因此采用RS-232总线进行异步通信是，发送端和接受端要有一个电平转换接口。 串口通讯方法的三种实现 串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议。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一２３２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（Serial Communication），是指外设和计算机间，通过数据信号线、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。串口通信方便易行，应用广泛。在Windows应用程序的开发中，我们常常需要面临与外围数据源设备通信的问题。计算机和单片机（如MSC—51）都具有串行通信口，可以设计相应的串Ｅｌ通信程序，完成二者之间的数据通信任务。 １串口通讯原理 串口通信的原理非常简单，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，规定设备线总常不得超过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。其它线用于握手，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。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配。 ２串口通讯实现 在.net平台下使用C#语言实现串口通信的方法主要有三种：第一种方法是采用VB6.0中提供的ＭＳＣｏｍｍ控件，这种方法编程简单．但MSComm控件在使用前需要在系统中注册；第二种方法是采用微软在.net2.0及其以后版本提供的内置的串口操作类－－System.IO.SerialPort,使用简单，但欠灵活；第三种方法是Windows的API函数，虽然编程难度高，但这种方法可以清楚地掌握串口通信的机制，并且高效、自由、灵活。 无论那种采用方式实现串口通讯，都需要通过以下四个步骤来完成： １）打开串口 MSComm控件是通过设置PortOpen属性值来打开和关闭串口．具体语法为：MSComm. PortOpen＝True/False. SerialPort类则是调用类的Open()和Close()方法来实现串口的打开和关闭。 ＡＰＩ函数是通过ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅ来打开串口．因为在Ｗｉｎ３２系统中，串口被看作一个文件，使用与文件相同的操作方式进行操作。 ２）配置串口
串口是计算机上一种非常通用的 设备通信协议。 串口的电气特性： 1) RS-232串口通信最 远距离是50英尺 2) RS232可做到双向 传输，全双工通 讯，最高 传输速率20kbps 3) RS-232C 上传送的数字量采用 负逻辑，且与地 对称 逻辑1 : -3?- 15V 逻辑0 : +3?+15V 所以与单片机连接时常常需要加入 电平转换芯片： 9芯 信号方向来自 缩写 描述 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 通讯设备准备好 7 PC RTS 请求发送 8 调制解调器 CTS 允许发送 9 调制解调器 RI 响铃指示器 两个串口连接时，接收数据 针脚与发送数据针脚相连，彼此交叉，信号地 对应相接即可。 串口的引脚定义:
串口通信参数： a ）波特率： RS-232-C 标准 规定的数据传输速率 为每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、 4800、9600、19200波特。b ）数据位：标准的值是5、7和8位，如何 设置取决于你想 传送的信息。比如， 标准的 ASCII 码是0?127 （ 7位）；扩 展的ASCII 码是0?255 （ 8位）。 c ）停止位：用于表示 单个包的最后一位，典型的 值为1, 1.5和2位。由于数是在 传输线 上定时的，并且 每一个设备 有其自己的 时钟，很可能在通信中两台 设备间出现了小小的不同 步。因此停止位不 仅仅是表示传输的结束，并且提 供计算机校正 时钟同步的机会。 d ）奇偶校 验位：在串口通信中一 种简单的检错方式。对于偶和奇校 验的情况，串 口会设置校验位（数据位后面的 一位），用一个 值确保传输的数据有偶个或者奇个 逻辑高位。例如，如果数据是 011，那么对于偶校验，校验位为 0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校 验，校验位位1 ,这样就有3个逻辑高位。 ---------------------- 串口通信的传输格式： 串行通信中， 线路空闲时，线路的TTL 电平总是高，经反向 RS232的电平总是低。一个数据的 开始RS232线路为高 电平，结束时Rs232为低电平。数据 总是从低位向高位一 位一位的 传输。示波器 读数时，左边是数据的高位。 例如，对于16进制数据55aaH ，当采用8位数据位、1位停止位 传输时，它在信号 线上的波形如 图1（TTL 电平）和图 2（RS-232电平）所示。 55H=01010101B ，取反后10101010B ，加入一个起始位 1，一个停止位 0, 55H 的数据格式 为1010101010B ; aaH=10101010B ，取反后01010101B ，加入一个起始位 1, 一个停止位 0 , 55H 的数据格式 为1101010100B ; OJu - IC7 2 15 —T ——V+ VOC — C2+ C1+ d GND 5 NC 4 NC r~Nc 3 RXD 7 NC rfxp 6 NC - NC14 NC13 C2- Cl- Tlout Tlin T2oirt T2in Rlin 尺 lout 11 NC 10 TXD 12 NC V- GND MAX232 K6 9 RXD R2i n R2ou t +5V CU O.lu 土中 I'