1、串口通信,串行通信与并行通信,在计算机系统中，CPU和外部通信有两种通信方式：并行通信和串行通信。 并行通信，即数据的各位同时传送；串行通信，即数据一位一位顺序传送。,并行通信,串行通信,串行通信优缺点,串行通信的传输方向,串行通信的错误校验,1、奇偶校验 在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验位（1或0）。奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。 2、代码和校验 代码和校验是发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生一个字节
2、的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接收方接收数据同时对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得结果与发送方的“校验和”进行比较，相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。 3、循环冗余校验 这种校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区完整性校验等。这种校验方法纠错能力强，广泛应用于同步通信中。,异步通信与同步通信,同步：双方有一个共同的时钟，当发送时，接收方同时准备接收。 异步：双方不需要共同的时钟，也就是接收方不知道发送方什么时候发送，所以在发送的信息中就要有提示接收方开始接收的信息，如开始位，结束时有停止位。,异步通信,：
3、异步通信,： 异步通信,： 异步通信,中断的概念,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，异步通信是按字符传输的。每传输一个字符就用起始位来进来收、发双方的同步。不会因收发双方的时钟频率的小的偏差导致错误。 这种传输方式利用每一帧的起、止信号来建立发送与接收之间的同步。特点是：每帧内部各位均采用固定的时间间隔，而帧与帧之间的间隔时随即的。接收机完全靠每一帧的起始位和停止位来识别字符时正在进行传输还是传输结束。 但每个字符要附加23位用于起止位，各帧之间还有间隔，导致传输效率不高。 （使用串口UART中的串行异步通信是一个代表）,进行数据传输时，发送和接收双方要保
4、持完全的同步，因此，要求接收和发送设备必须使用同一时钟。 优点是可以实现高速度、大容量的数据传送；缺点是要求发生时钟和接收时钟保持严格同步，同时硬件复杂。 （典型代表SPI、IIC）,同步通信,同步通信面向位的同步格式,将数据块看作数据流，并用序列01111110作为开始和结束标志。为了避免在数据流中出现序列01111110时引起的混乱，发送方总是在其发送的数据流中每出现5个连续的1就插入一个附加的0；接收方则每检测到5个连续的1并且其后有一个0时，就删除该0。典型的面向位的同步协议如ISO的高级数据链路控制规程HDLC和IBM的同步数据链路控制规程SDLC。同步通信的特点是以特定的位组合“0
5、1111110”作为帧的开始和结束标志，所传输的一帧数据可以是任意位。所以传输的效率较高，但实现的硬件设备比异步通信复杂。,Here comes your footer Page 13,串口通信,串行外围设备接口SPI（Serial Peripheral Interface）总线技术是MOTOROLA公司推出的一种同步串行接口。 SPI是一个全双工的串行接口。它设计成可以处理在一个给定总线上多个互联的主机和从机。在一定数据传输过程中，接口上只能有一个主机和一个从机能够通信。在一次数据传输中，主机总是发送一字节数据，而从机也总是向主机发送一字节数据。,SPI,Here comes your fo
6、oter Page 14,1. 接口SPI接口经常被称为4线串行总线，SPI协议是主从模式：从机不主动发起访问，总是被动执行操作，数据传输过程由主机初始化。,如图1所示，其使用的4条信号线分别为：,1) SCLK：串行时钟，用来同步数据传输， 由主机输出； 2) MOSI：主机输出从机输入数据线； 3) MISO：主机输入从机输出数据线； 4) SS：片选线，低电平有效，由主机输出。,串口通信,2. 数据传输 在一个SPI时钟周期内，会完成如下操作： 1) 主机通过MOSI线发送1位数据，从机通 过该线读取这1位数据； 2) 从机通过MISO线发送1位数据，主机通 过该线读取这1位数据。3.
7、时钟极性和时钟相位 在SPI操作中，最重要的两项设置就是时钟极性Clock polarity（CPOL或UCCKPL）和时钟相位Clock phase（CPHA或UCCKPH）。时钟极性设置时钟空闲时的电平，时钟相位设置读取数据和发送数据的时钟沿。 主机和从机的发送数据是同时完成的，两者的接收数据也是同时完成的。所以为了保证主从机正确通信，应使得它们的SPI具有相同的时钟极性和时钟相位。,串口通信,Here comes your footer Page 16,I2C（InterIntegrated Circuit）总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I
8、2C串行总线有两根信号线：一根双向的数据线SDA；另一根是时钟线SCL。所有接到I2C总线上的设备的串行数据都接到总线的SDA线，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL。 I2C总线按字节传输，即每次传输8bits二进制数据，传输完毕后等待接收端的应答信号ACK，收到应答信号后再传输下一字节。等不到ACK信号后，传输终止。空闲情况下，SCL和SDA都处于高电平状态。 能用于替代标准的并行总线，能连接的各种集成电路和功能模块。I2C是多主控总线，所以任何一个设备都能像主控器一样工作，并控制总线。总线上每一个设备都有一个独一无二的地址，根据设备它们自己的能力，它们可以作为发射器或接收器工作。多路微控
9、制器能在同一个I2C总线上共存。,I2C,串口通信,I2C位传输数据传输：SCL为高电平时，SDA线若保持稳定， 那么SDA上是在传输数据bit；若SDA发生跳变， 则用来表示一个会话的开始或结束。 数据改变：SCL为低电平时，SDA线才能改变传输的bit。I2C开始和结束信号开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平 向低电平跳变，开始传送数据。结束信号：SCL为高电平时， SDA由低电平 向高电平跳变，结束传送数据。,串口通信,I2C应答信号 Master每发送完8bit数据后等待Slave的ACK。 即在第9个clock，若从IC发ACK，SDA会被拉低。 若没有ACK，SDA会被置高，
10、这会引起Master发生RESTART或STOP流程，如下所示：,串口通信,Here comes your footer Page 19,I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。 由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。 它支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。,串口通信,RS-232C接口,用于串行通讯的标准接口 规定
11、采用一个25 个脚的DB-25 连接器 对连接器的每个引脚的信号加以规定 对各种信号的电平加以规定。 IBM 将RS232 简化成了DB-9 连接器 工业控制的RS-232 一般只使用RXD、TXD、GND 三条线。,功能特性,RS-232C接口通信的两种基本连接方式,23,信号电平规定,EIA电平：双极性信号逻辑电平, 它是一套负逻辑定义,-3V到-25V之间的电平表示逻辑“1” +3V到+25V之间的电平表示逻辑“0”,TTL电平：计算机内部(S3C2410)使用TTL电平,电平转换电路：常用专门的RS-232接口芯片，如SP3232、SP3220等，在TTL电平和EIA电平之间实现相互转换。,24,RS-232C接口存在的问题,传输距离短（15m）传输速率低(20kbps) 有电平偏移，抗干扰能力差,RS-232 信号传输与硬件电路,UART,并行,TTL,收发器,D0,D7,0V,5V,RS-232,谢谢大家,
