第6章 串行接口技术及应用

电子系统设计中常用串行接口及其应用在电子系统设计中，串行接口是一种常用的通信协议，用于在多个设备之间传输数据。

与并行接口相比，串行接口只需使用一条信号线来传输数据，因此可以减少硬件复杂度、节省成本，并且具有更好的扩展性和可靠性。

下面将介绍一些常见的串行接口及其应用。

1. 串行通用总线（Serial General Purpose Interface，SGPI）：SGPI是一种开放标准的串行总线接口，可以在各种应用中使用，包括计算机、通信设备、工业自动化等。

它支持高速的全双工数据传输，可以连接多个设备，并提供了可靠的错误检测和纠正机制。

SGPI还支持热插拔功能，方便设备的添加和移除。

2. 串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）：SPI是一种常用的串行通信接口，常用于连接微控制器和外设设备，如存储器、传感器、显示器等。

SPI接口使用4条信号线实现全双工的数据传输：主设备输出SCLK时钟信号，从设备接收数据（MISO）、主设备发送数据（MOSI）和主设备选择从设备（SS）。

SPI接口具有高速传输、简单灵活、可靠性高等特点，适用于多种应用场景。

3. 串行高速接口（Serial Advanced Technology Attachment，SATA）：SATA是一种用于连接计算机硬盘驱动器和光盘驱动器的串行接口，取代了传统的并行接口（IDE）。

SATA接口使用7条信号线进行数据传输，支持高达6 Gbps的传输速度。

SATA接口具有高速传输、抗干扰能力强、线缆长度灵活等特点，广泛应用于个人电脑、服务器等领域。

4. 通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）：USB是一种广泛应用于计算机和消费电子产品中的串行接口标准。

USB接口可以连接各种外部设备，如键盘、鼠标、打印机、摄像头等。

USB接口提供了简单易用的插拔功能，支持高速数据传输和供电能力。

USB接口还定义了各种协议和设备类别，方便不同设备的互联互通。

串行通信的工作原理及应用1. 什么是串行通信串行通信是一种数据传输方式，在这种方式下，数据位是按照顺序一个一个地传输的。

相对应的是并行通信，它是一种同时传输多个数据位的通信方式。

在串行通信中，数据位通过一个传输线依次传送，每个数据位之间由一个起始位和一个停止位分隔。

这种传输方式的优点是占用较少的传输线资源，但由于需要一个接一个地传输数据位，速度较慢。

2. 串行通信的工作原理串行通信的工作原理包括以下几个要点：2.1 起始位和停止位在每个数据位之间，串行通信需要加入起始位和停止位作为分隔符。

起始位和停止位分别被设置为逻辑低和逻辑高，用于标识每个数据位的开始和结束。

这样接收端可以通过检测起始位和停止位来判断每个数据位的位置，从而正确地解析接收的数据。

2.2 传输速率串行通信的传输速率是指每秒传输的比特数，通常用波特率（bps）来表示。

波特率越高，传输速度越快。

但是在实际应用中，传输速率受到传输线路的限制，不能无限制地提高。

需要在实际应用中根据需求和可用的传输线路选择合适的波特率。

2.3 容错性串行通信在传输过程中需要保证数据的可靠性和完整性。

为了提高容错性，通常会在传输的数据中添加校验位或者奇偶校验位来验证数据的正确性。

接收端通过对接收到的数据进行校验，判断数据是否出错。

如果校验失败，说明数据传输中存在错误，可以通过重新传输或其他方式进行错误处理。

3. 串行通信的应用串行通信在现代通信领域有着广泛的应用，以下列举了一些常见的应用场景：3.1 串行通信接口串行通信接口是计算机与外部设备进行通信的重要方式之一。

例如，通过串口接口（RS232C 或 USB），计算机可以与打印机、调制解调器、传感器等设备进行串行通信。

串行通信接口可以通过串行线缆传输数据，并对数据进行解析和处理。

3.2 串行通信协议串行通信协议是在串行通信中定义数据传输格式和规则的一组约定。

常见的串行通信协议包括UART、SPI、I2C等，并且每个协议都有自己的通信规范和数据传输方式。

串行口的工程应用及原理图1. 什么是串行口串行口是计算机与外部设备进行数据通信的接口之一。

它使用一根线路在计算机和外设之间进行数据传输。

串行口一般是指串行通信口，即通过一条线路逐位传输数据的通信接口。

2. 串行口的工程应用2.1 老串行口应用在早期计算机时代，老式串行口（也称为RS232串行口）是最常见和最广泛应用的介质之一。

它被用于连接打印机、调制解调器、键盘、鼠标等各种外部设备。

通过串行口，计算机可以与这些外部设备进行数据交互。

例如，用户可以通过串行口连接打印机，并通过计算机将文本发送到打印机进行打印。

2.2 工业自动化串行口在工业自动化领域也有广泛的应用。

例如，在工厂的生产线上，计算机可以通过串行口与PLC（可编程逻辑控制器）进行通信，实现对生产过程的监控和控制。

串行口可以传输传感器数据和执行控制指令，实现工艺过程的自动化。

2.3 无线通信领域在无线通信领域，串行口也有重要的应用。

例如，在物联网设备中，通过串行口将传感器数据传输到计算机或云端进行分析和处理。

另外，通过串行口可以与无线模块进行通信，实现物联网设备的远程控制和监控。

3. 串行口的原理图下面是串行口的简化原理图：+-----------------+| 数据线 |+-----------------+||+----+----+| || 串行口 || |+----+----+||+---------------+| 电脑主板 |+---------------+原理图中的串行口由数据线和电脑主板组成。

数据线用于传输数据，电脑主板负责控制和管理串行口的工作。

计算机通过串行口向外部设备发送数据时，数据被序列化并逐位发送，接收时则逆序进行解码恢复原始数据。

4. 串行口的工作原理串行口的工作原理是逐位传输数据。

计算机将数据拆分为一系列的位，通过数据线逐位发送。

数据位按照事先约定好的编码格式进行传输，通常是使用ASCII码。

在串行口中，除数据位外，还有一个起始位和一个或多个停止位，用于标识数据的开始和结束。

串行接口及串行通信技术难点•串行通信的四种工作方式要求掌握：•串行通信的操纵寄存器•串行通信的工作方式0与方式1熟悉：•串行通信的基础知识•串行通信的工作方式2与方式39.1 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同意数据时，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。

9.1.1 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与接收端使用的不是同一个时钟。

异步串行通信通常以字符（或者者字节）为单位构成字符帧传送。

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构成，分别是起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。

如图9.1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、偶校验与无校验，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9.1 字符帧格式异步串行通信的字符帧能够是连续的，也能够是断续的。

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。

第1章微型计算机概述1.微型计算机中各部件是通过构成一个整体的．2._________是微型计算机的核心。

3.总线按照其规模、用途和应用场合可分为___________、__________和____________。

4.微型计算机由________ 、_______ 、_______ 和_______ 组成。

5.以微型计算机为主体，配上___________、_____________和_________之后，就成了微型计算机系统。

6.微型计算机的主要性能指标有CPU的位数、___________、_______________、__________第2章 16位和32位微处理器1.Intel 8086CPU是_______位微处理器，有_____根数据总线和____根地址总线，存储器寻址的空间为_______,端口寻址空间为_____。

8088CPU有＿＿根数据总线。

2.I/O端口地址有两种编址方式，分别是______________、____________.3.输入/输出端口有两种编址方法，既I/O端口与存储单元统一编址和I/O单独编址。

前一种编址的主要优点是和。

后一种编址的主要优点是和。

4.标志寄存器中包含标志和标志。

前者由人为指令设置，后者由程序运行结果决定。

5.所谓最小模式，就是。

6.所谓最大模式是7.8086工作在最大模式下，引脚MN/MX*接（高/低）电平。

8.8086/8088CPU的数据线和地址线是以_______ 方式轮流使用的。

9.8086中的BIU由__________个____________位段寄存器、一个_______位指令指针、__________字节指令队列、_______位地址加法器和控制电路组成。

10.8086/8088提供的能接受外中断请求信号的引脚是和。

两种请求信号的主要不同之处在于。

11.8086/8088的存储器是分段的，因此存储单元的物理地址是由和组合而成的。