第六章异步串行通信(SCI)清华洪伟解析

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。

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。

串行通信的基础知识串行数据通信要解决两个关键技术问题，一个是数据传送，另一个是数据转换。

所谓数据传送就是指数据以什么形式进行传送。

所谓数据转换就是指单片机在接受数据时，如何把接收到的串行数据转化为并行数据，单片机在发送数据时，如何把并行数据转换为串行数据进行发送。

8.1.1 数据传送单片机的串行通信使用的是异步串行通信，所谓异步就是指发送端和接收端使用的不是同一个时钟。

异步串行通信通常以字符（或者字节）为单位组成字符帧传送。

字符帧由发送端一帧一帧地传送，接收端通过传输线一帧一帧地接收。

1. 字符帧的帧格式字符帧由四部分组成，分别是起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。

如图8.1所示：1）起始位：位于字符帧的开头，只占一位，始终位逻辑低电平，表示发送端开始发送一帧数据。

2）数据位：紧跟起始位后，可取5、6、7、8位，低位在前，高位在后。

3）奇偶校验位：占一位，用于对字符传送作正确性检查，因此奇偶校验位是可选择的，共有三种可能，即奇偶校验、偶校验和无校验，由用户根据需要选定。

4）停止位：末尾，为逻辑“1”高电平，可取1、1.5、2位，表示一帧字符传送完毕。

图8.1 字符帧格式异步串行通信的字符帧可以是连续的，也可以是断续的。

连续的异步串行通信，是在一个字符格式的停止位之后立即发送下一个字符的起始位，开始一个新的字符的传送，即帧与帧之间是连续的。

而断续的异步串行通信，则是在一帧结束之后不一定接着传送下一个字符，不传送时维持数据线的高电平状态，使数据线处于空闲。

其后，新的字符传送可在任何时候开始，并不要求整倍数的位时间。

2. 传送的速率串行通信的速率用波特率来表示，所谓波特率就是指一秒钟传送数据位的个数。

每秒钟传送一个数据位就是1波特。

即：1波特＝1bps（位/秒）在串行通信中，数据位的发送和接收分别由发送时钟脉冲和接收时钟脉冲进行定时控制。

时钟频率高，则波特率高，通信速度就快；反之，时钟频率低，波特率就低，通信速度就慢。