第10章 串行通信接口

CTS RTS
接收控制
8251A命令字
两个命令字：方式选择命令字、工作命令字
一个状态字
方式选择命令字仅仅对8251A的工作方式做了
规定，并不能使其启动工作。因此在方式选择 命令字后必须写入一个工作命令字，以便接收 和发送数据。 两个命令字在对8251A初始化编程时必须完成， 否则芯片将不工作。 两个命令字都写入同一控制口，无特征位，所 以必须按顺序完成。
第10章：串行通信
串行通信基础 串行异步通信接口芯片8250 串行通信程序设计 串行通信接口芯片8251A
本章重点
串行通信的特点 同步异步通信的特点、异步通信的帧 格式、波特率、串行数据传输方式
8251A的特点
通信基本方式
并行通信 多位二进制数据可以同时传输； 提高数据传输的效率； 每一位都要有自己的传输线和发送接收器件。
方式选择命令字
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
同步/ 帧控制 D1D0≠00时： 00：不确定 01：1个停止位 10：1.5个 11：2个停止位
奇偶校验 ×0：无 01：奇校验 11：偶校验
数据长度 00：5位 01：6位 10：7位 11：8位
通信方式与 波特率选择 00：同步 01：异步1 10：异步16 11：异步64
解调：将模拟信号转换成数字信号 调制解调器（MODEM）：既调制，又解调 方法： 根据载波 Acos(t + )的三个参数：幅度、频 率、相位，产生常用的三种调制技术： 1. 振幅键控 Amplitude-Shift Keying (ASK) 2. 频移键控 Frequency-Shift Keying (FSK) 3. 相移键控 Phase-Shift Keying (PSK)

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串行通信的异步传输模式
•以字符为基本通信单位 •起始位标志着每一个字符的开始 •停止位标志着每一个字符的结束
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串行通信的异步传输模式
平时通信线处于空闲状态（“1”状态），当有数据 发送时，发送方首先发一“0”，称为起始位；
接着发送数据位，数据位可有5~8位组成。 然后是校验位，校验分奇校验、偶校验、置0、置1、
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例 ： 发 送 数 据 序 列 ： 1010001101 ， 生 成 多 项 式 ： 110101。发送数据序列*25：101000110100000
x5x4x2x0
1010001101 00000 -- 1
110101
010110 -- 7
0111011 -- 2
101100 -- 8
110101
在简单的控制系统中，大都采用异步方式。 在许多对数据交换量不大的系统，也采用异步方式。 数据通信系统中采用同步方式。
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串行异步通信的传输制式
单工：仅在一个方向上的数据传送。 半双工：两个方向上交替地传送数据，同一时间
只能在一个方向上。 全双工：可在两个方向上同时传送数据。
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串行异步通信的同步
然后通信双方按照约定的波特率发送和采样对应数据 位。只要在一个字符传送期间，积累的误差不大于一 位数据传送时间。就不会发生错误。
因此，异步传输允许发送器和接收器不必用同一个时 钟，而是可以各有各的时钟（局部时钟），只要有同 一个标称频率即可，且对频率的精度要求也较低。
两次发送字符之间必须要有间隔时间（停止位），并 且每次字符传输，必须有一位同步信号（起始位）。
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串行通信的校验----奇偶校验
在异步通信的格式中，可以包含一位校验位（奇、 偶校验）。

CAN总线
总结词
CAN总线是一种用于汽车和工业控制领域的串行通信协议，具有高可靠性和实时性。
详细描述
CAN总线采用差分信号传输方式，通过双绞线进行连接，最高传输速率可达1Mbps。CAN总线支持多主设备通 信，可以实现多个设备之间的相互通信。CAN总线具有高可靠性和实时性，广泛应用于汽车发动机控制、刹车系 统、悬挂系统等关键领域。在工业控制领域，CAN总线也广泛应用于各种自动化设备和系统的通信。
详细描述
在工业控制领域，串行通信接口如RS-485、RS-232等被广泛采用，用于连接各种传感器、执 行器、控制器等设备，实现实时数据采集、监控和远程控制等功能。这些接口标准具有简单、 可靠、成本低等优点，能够满足工业控制领域对可靠性和实时性的要求。
串行通信接口在智能家居中的应用
总结词
智能家居中，串行通信接口用于实现家庭内部各种智能设备之间的互联互通。
数据编码方式
曼彻斯特编码
将数据位和时钟位合并， 通过电压跳变表示逻辑状 态。
格雷码
一种无权重的二进制编码， 每次转换只改变一位。
差分曼彻斯特编码
改进的曼彻斯特编码，通 过正负跳变表示逻辑状态。
数据校验与控制
奇偶校验
通过添加一个校验位来检 测数据中的错误。
CRC校验
通过多项式除法来检测数 据中的错误。
串行通信接口的类型
01 RS-232
一种标准的串行通信接口，常用于计算机与外部 设备之间的通信。
02 RS-485
一种双线半双工串行通信接口，具有更远的传输 距离和更好的抗干扰能力。
03 USB
通用串行总线接口，是一种常见的串行通信接口， 支持热插拔和即插即用。
串行通信接口的应用场景

RS-232C的接口信号 ---TxD RxD
（2）数据发送与接收线： 发送数据(Transmitted data-TxD)——通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，(DTE→DCE)。 接收数据(Received data-RxD)——通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据，(DCE→DTE)。 （3）地线 有两根线SG、PG——信号地和保护地信号线，无方向。
奇偶校验
奇校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，“1”的个数为奇数，如： 1 0110，0101 0 0110，0001 偶校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，“1”的个数为偶数，如： 1 0100，0101 0 0100，0001
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
TTLRS232转换芯片
连接器的机械特性
串口通信基本接线方法
9针串口（DB9）
25针串口（DB25）
针号
功能说明
缩写
针号
功能说明
缩写
1
数据载波检测
DCD
8
数据载波检测
DCD
2
接收数据
RXD
3
接收数据
RXD
3
发送数据
TXD
2
发送数据
TXD
4
数据终端准备
DTR