第11章 串行通信接口
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第十一章异步串口通信概述S3C2410的UART提供3个独立的异步串行通信端口,每个端口可以基于中断或者DMA进行操作。
换句话说,UART控制器可以在CPU和UART之间产生一个中断或者DMA请求来传输数据。
UART在系统时钟下运行可支持高达230.4K 的波特率,如果使用外部设备提供的UEXTCLK,UART的速度还可以更高。
每个UART通道各含有两个16位的接收和发送FIFO。
S3C2410的UART包括可编程的波特率,红外接收/发送,一个或两个停止位插入,5-8位数据宽度和奇偶校验。
每个UART包括一个波特率发生器、一个发送器、一个接收器和一个控制单元,如图11-1所示。
波特率发生器的输入可以是PCLK或者UEXTCLK。
发送器和接收器包含16位的FIFO和移位寄存器,数据被送入FIFO,然后被复制到发送移位寄存器准备发送,然后数据按位从发送数据引脚TxDn输出。
同时,接收数据从接收数据引脚RxDn按位移入接收移位寄存器,并复制到FIFO。
特性—RxD0, TxD0, RxD1, TxD1, RxD2, 和TxD2基于中断或者DMA操作—UART Ch 0, 1, 和 2 具有 IrDA 1.0 & 16 字节 FIFO—UART Ch 0 和 1 具有 nRTS0, nCTS0, nRTS1, 和 nCTS1—支持发生/接收握手图11-1 UART方框图串口操作下述部分描述了UART的一些操作,包括数据发送、数据接收、中断产生、波特率发生、loop-back模式、红外模式和自动流控制。
数据发送发送数据的帧结构是可编程的,它由1个起始位、5-8个数据位、1个可选的奇偶位和1-2个停止位组成,这些可以在线控制寄存器ULCONn中设定。
接收器可以产生一个断点条件——使串行输出保持1帧发送时间的逻辑0状态。
当前发送字被完全发送出去后,这个断点信号随后发送。
断点信号发送之后,继续发送数据到Tx FIFO(如果没有FIFO则发送到Tx保持寄存器)。
第11章串行通信接口
串行通信是微机和外部设备交换信息的方式之一。
所谓串行通信是通过一位一位地进行数据传输来实现通信。
与并行通信相比,串行通信具有传输线少,成本低等优点,适合远距离传送。
缺点是速度慢,若并行传送n位数据需时间T,则串行传送的时间最少为nT。
在实际传输中,是通过一对导线传送信息。
在传输中每一位数据都占据一个固定的时间长度。
§11.1 串行通信基础
串行通信分为2种类型:一种是同步通信方式,另一种是异步通信方式。
1、异步通信
异步通信的特点是:字符是一帧一帧的传送,每一帧字符的传送靠起始位来同步。
在数据传输过程中,传输线上允许有空字符。
所谓异步通信,是指通信中两个字符的时间间隔是不固定的,而在同一字符中的两个相邻代码间的时间间隔是固定的通信。
异步通信中发送方和接收方的时钟频率也不要求完全一样,但不能超过一定的允许范围,异步传输时的数据格式如图所示。
异步通信字符格式
字符的前面是一位起始位(低电平),之后跟着5~8位的数据位,低位在前、高位在后。
数据位后是奇、偶校验位,最后是停止位(高电平)。
是否要奇、偶校验位,以及停止位设定的位数是1,1.5位或2位都由初始化时设置异步方式字来决定。
2、同步通信
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同步通信方式的特点是:由一个统一的时钟控制发送方和接收方,若干字符组成一个信息组,字符要一个接着一个传送;没有字符时,也要发送专用的“空闲”字符或者是同步字符,因为同步传输时,要求必须连续传送字符,每个字符的位数要相同,中间不允许有间隔。
同步传输的特征是:在每组信息的开始(常称为帧头)要加上l-2个同步字符,后面跟着8位的字符数据。
同步通信的数据格式如图所示。
同步字符1
同步
字符2
数据结束标志
同步通信字符格式
传送时每个字符的后面是否要奇、偶校验,由初始化时设同步方式字决定。
3、传输制式
串行通信中的工作方式分为:单工通信方式、半双工通信方式和全双工通信方式。
(1) 单工工作方式
在这种方式下,传输的线路用一根线连接,通信的一端连接发送器,另一端连接接收器,即形成单向连接,只允许数据按照一个固定的方向传送,如下图(a)所示。
即数据只能从A站点传送到B站点,而不能由B站点传送到A站点。
单工通信类似无线电广播,电台发送信号,收音机接收信号。
收音机永远不能发送信号。
(2) 半双工工作方式
如果在传输的过程中依然用一根线连接,这样在某一个时刻,只能进行发送,或只能进行接收。
由于是一根线连接,发送和接收不可能同时进行,这种传输方式称为半双工工作方式,如下图(b)所示。
半双工通信工方式类似对讲机,某时刻A方发送B方接收,另一时刻B方发送A方接收,双方不能同时进行发送和接收。
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(3) 全双工工作方式
对于相互通信的双方,都可以是接收器也都可以是发送器。
分别用2根独立的传输线(一般是双绞线,或同轴电缆)来连接发送信号和接收信号,这样发送方和接收方可同时进行工作,称为全双工的工作方式,如下图(c)所示。
全双工通信工方式类似电话机,双方可以同时进行发送和接收。
(a)
(b)
(c)
串行通信工作方式
4、调制解调器
计算机对数字信号的通信,要求传输线的频带很宽,但在实际的长距离传输中,
通常是利用电话线来传输,电话线的频带一般都比较窄。
为保证信息传输的正确,都普遍采用调制解调器(modem)来实现远距离的信息传输,现在还有很多家庭上网仍使用modem 连接。
调制解调器,顾名思义主要是完成调制和解调的功能。
经过调制器(modulator)可把数字信号转换为模拟信号,经过解调器(demodulator)把模拟信号转换为数字信号。
现在modem 的数据传输速率理论值可达72Kb/s ,而实际速率仅为33.6Kb/s 。
将数字信号调制为模拟信号有3种方法:移频键控FSK ,移相键控PSK 和振幅键控ASK 。
信号调制不是数字量与模拟量的转换,前者要利用载波信号。
载波就是用于传输数据的模拟波形信号,没有载波将无法传输数据。
§11.2 串行接口标准RS -232C
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一、RS -232C 的引脚定义
282
二、RS -232C 的连接
三、RS-232C的电气特性
283。