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1、第1章计算机串行通信接口技术11第1页，此课件共107页哦第一章 计算机串行通信接口技术第2页，此课件共107页哦串行通信的基本概念 计算机系统与外设或者计算机系统与计算机系计算机系统与外设或者计算机系统与计算机系统之间的信息传递通常采用统之间的信息传递通常采用串行通信串行通信 串行通信按同步方式来分，可分为串行通信按同步方式来分，可分为异步串行通信异步串行通信和和同步串行通信同步串行通信异步异步串行通信串行通信:是指不使用是指不使用同步时钟同步时钟信号进行通信的方案。信号进行通信的方案。只要通信的收发双方使用只要通信的收发双方使用相同的位速率相同的位速率(即即波特率波特率：每秒每秒传送的数传
2、送的数据据位数位数)，并使用适当的方法对数据校验，异步串行通信是可，并使用适当的方法对数据校验，异步串行通信是可以可靠传送数据包的以可靠传送数据包的.第3页，此课件共107页哦 以以以以字符字符字符字符为传送单位为传送单位为传送单位为传送单位 ,用起始位和停止位标识每个字符的用起始位和停止位标识每个字符的用起始位和停止位标识每个字符的用起始位和停止位标识每个字符的 开始开始开始开始和结束和结束和结束和结束 ,字符间隔不固定，只需字符传送时同步。字符间隔不固定，只需字符传送时同步。字符间隔不固定，只需字符传送时同步。字符间隔不固定，只需字符传送时同步。D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D
3、7 0/1起起始始位位空空闲闲位位停停止止位位起起始始位位奇偶奇偶校验校验(A)异步通信常用格式：一个异步通信常用格式：一个字符帧字符帧异步通信第4页，此课件共107页哦 字符格式规定字符格式规定(一帧一帧)：起始位起始位,数据位，奇偶校验位和停止位数据位，奇偶校验位和停止位。波特率波特率(位位/秒秒)每秒传送的位数每秒传送的位数 常用的波特率有常用的波特率有38400，19200，9600，48002400，1200，600，300等等网速：华数10兆和电信4兆 2011年年底，中国互联网接入速率为1.4兆比特，国际排名降到了第90位。全球最快带宽速度：韩国13.8Mb居首英国建世界最快宽带
4、 速度为1.5Gb/s 802.11b（11Mb/s 无线标准）理论最大速度11Mbps，其WLAN传输速度一般在3-6Mbps之间，换算成MB（1MB=8Mb）也就是每秒传输速度在400KB-800KB左右。取其中间值600KB，这样的速度要传输100MB的文件需要2分半钟到3分钟左右 无线上网卡注意分为GPRS和CDMA两种。GPRS的实际速度：基本和56Kbps的Modem速度持平。CDMA的实际速度：达到153.6Kbps，是家里电话线上网的四倍左右。(B)(B)异步通讯双方的两项约定异步通讯双方的两项约定第5页，此课件共107页哦串行通信的基本概念工作方式工作方式发送器发送器接收器接
5、收器 发送器发送器/接收器接收器 发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器单工方式单工方式：半双工方式半双工方式：全双工方式全双工方式：第6页，此课件共107页哦1.1.1异步串行通信硬件1 1）计算机内部计算机内部计算机内部计算机内部的数据是的数据是并行并行传送，要进行串行通信，传送，要进行串行通信，必须通过必须通过接口电路接口电路接口电路接口电路，实现，实现并串、串并并串、串并并串、串并并串、串并转换转换转换转换（1）单片机一般内部集成）单片机一般内部集成UART（通用异步收发机）（通用异步收发机）（2）也可以使用芯片进行扩展如）也可以使用芯片进行扩展
6、如 8251并行接口并行接口 MAX3100SPI（8FIFO）TL16C550A并行（并行（16FIFO）TL16C554内含内含4路路TL16C550B第7页，此课件共107页哦串行通信硬件实现一般采用UART芯片实现，如下页图。工作原理：发送时，由硬件将并行送来的数据串行由TXD发出，并自动添加辅助位。接收时，自动监视RXD线，测到起始位时转入串行接收，并自动去掉辅助位后并行送出。第8页，此课件共107页哦51单片机的串行接口单片机的串行接口硬件结构硬件结构SBUF（发）（发）SBUF（收）（收）发送控制器发送控制器 TI接收控制器接收控制器 RI移位寄存器移位寄存器波波特特率率发发生生
7、器器T1 1A累累加加器器(门门)移位寄存器移位寄存器RxDP3.0TxD P3.1去申请中断去申请中断引脚引脚引脚引脚CPU内内部部第9页，此课件共107页哦串行通信UART对RXD的检测：依据芯片的时钟对输入的RXD采样，检测到RXD的起始位以后自动转入数据接收。如下图。第10页，此课件共107页哦串行通信51单片机内部有一个功能很强的全双工串行口,可同时发送和接收数据。它有四种工作方式，可供不同场合使用。波特率由软件设置,通过片内的定时/计数器产生。接收、发送均可工作在查询方式或中断方式,使用十分灵活。第11页，此课件共107页哦串行通信TXDTXDRXDRXDGNDGNDRXDRXDT
8、XDTXDGNDGND第12页，此课件共107页哦串行通信发送和接收电路发送和接收电路SBUFSBUF是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器,可同时发送、接可同时发送、接收数据。两个缓冲器只用一个字节地址收数据。两个缓冲器只用一个字节地址99H99H,可通过指令对可通过指令对SBUFSBUF的读的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。MOV SBUF,AMOV SBUF,A ;CPU ;CPU写写SBUF,SBUF,就是修改发送缓冲器就是修改发送缓冲器;MOV A,SBUFMOV A,SBUF
9、 ;CPU ;CPU读读SBUF,SBUF,就是读接收缓冲器。就是读接收缓冲器。串行口对外也有两条独立的收发信号线串行口对外也有两条独立的收发信号线RXD(P3.0)RXD(P3.0)和和TXD(P3.1),TXD(P3.1),因因此可以同时发送、接收数据此可以同时发送、接收数据,实现全双工传送实现全双工传送第13页，此课件共107页哦串行通信发送和接收过程都是在发送和接收时钟控制下进行的，必须与设定的波特率保持一致。第14页，此课件共107页哦串行通信串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON（98H）1.SM0、SM1 控制串行口方式，如控制串行口方式，如 mov scon,#00 xxxx
10、xxb则该串口工作在方式则该串口工作在方式0第15页，此课件共107页哦SM0SM0SM1SM1工作方式说 明波特率00方式0(扩展I/O口)移位输入/输出(用于扩展I/O引脚)方式为fosc(振荡频率)的1/12。01方式1(常用)波特率可变的8位异步串行通信方式1 10方式2(不常用)波特率固定的9位异步串行通信方式1 11方式3(常用)波特率可变的9位异步串行通信方式第16页，此课件共107页哦串行通信2.SM2 2.SM2 允许方式允许方式允许方式允许方式2 2、3 3的多机通讯特征位的多机通讯特征位的多机通讯特征位的多机通讯特征位(2,3主机主机主机主机0，分，分，分，分机机机机1)
11、1)3、REN 允许串行接收位，由软件置允许串行接收位，由软件置/复位复位 1：允许接收：允许接收 0：不允许接收；发送数据时设为：不允许接收；发送数据时设为04、TB8 在方式在方式2、3中要发送的第九位数据中要发送的第九位数据，由软件置，由软件置/复位复位第17页，此课件共107页哦串行通信串行口的编程串行口需初始化后串行口需初始化后,才能完成数据的输入、输出。其才能完成数据的输入、输出。其初始化过程如下初始化过程如下:按选定串行口的操作方式设定按选定串行口的操作方式设定SCONSCON的的SM0SM0、SM1SM1两位二进制编两位二进制编码。码。对于操作方式对于操作方式2 2或或3,3,
12、应根据需要在应根据需要在TB8TB8中写入待发送的第中写入待发送的第 9 9位数据。位数据。若选定的操作方式不是方式若选定的操作方式不是方式0,0,还需设定接收还需设定接收/发送的波特率。设定发送的波特率。设定SMODSMOD的状态的状态,以控制波特率是否加倍。若选定操作方式以控制波特率是否加倍。若选定操作方式1 1或或3,3,则应则应对定时器对定时器T1T1进行初始化以设定其溢出率。进行初始化以设定其溢出率。第18页，此课件共107页哦串行通信例：设甲乙机以串行方式例：设甲乙机以串行方式1进行数据传送，进行数据传送，fosc=11.0592MHz，波特率为，波特率为1200b/s。甲机发送的
13、。甲机发送的1个数据存在内个数据存在内RAM 40H单元中，乙机接收后存在内单元中，乙机接收后存在内RAM 50H地地址区域中址区域中第19页，此课件共107页哦串行通信 T1T1初值初值 =256-=232=E8H=256-=232=E8H串行方式串行方式1波特率取决于波特率取决于T1溢出率溢出率(设设SMOD=0),计算计算T1定时初值：定时初值：323212120012120011059200110592002 20 0 第20页，此课件共107页哦发送过程：1.给定时器设定初值并开启，为串口工作准备2.串口禁止接收状态；3.发送数据4.一个字节结束判断5结束清标志位，发下一个字节第21
14、页，此课件共107页哦甲机发送子程序：TXDA:TXDA:MOV TMOD,#20HMOV TMOD,#20H;置置置置T1T1定时器工作方式定时器工作方式定时器工作方式定时器工作方式2 2MOV TL1,#0E8HMOV TL1,#0E8H;置置置置T1T1计数初值计数初值计数初值计数初值MOV TH1,#0E8HMOV TH1,#0E8H;置置置置T1T1计数重装值计数重装值计数重装值计数重装值CLR ET1CLR ET1;禁止禁止禁止禁止T1T1中断中断中断中断SETB TR1SETB TR1;T1;T1启动启动启动启动MOV SCON,#40HMOV SCON,#40H;置串行方式置串
15、行方式置串行方式置串行方式1,1,禁止接收禁止接收禁止接收禁止接收MOV PCON,#00HMOV PCON,#00H;置置置置SMOD=0(SMODSMOD=0(SMOD不能位操作不能位操作不能位操作不能位操作)CLR ESCLR ES;禁止串行中断禁止串行中断禁止串行中断禁止串行中断TRSA:TRSA:MOV R0,#40HMOV R0,#40H;置发送数据区首地址置发送数据区首地址置发送数据区首地址置发送数据区首地址MOVMOVA,R0A,R0;读一个数据读一个数据读一个数据读一个数据MOVMOVSBUF,ASBUF,A;发送发送发送发送JNBJNBTI,$TI,$;等待一帧数据发送完毕
16、等待一帧数据发送完毕等待一帧数据发送完毕等待一帧数据发送完毕CLRCLRTITI;清发送中断标志清发送中断标志清发送中断标志清发送中断标志INCINCR0R0;指向下一字节单元指向下一字节单元指向下一字节单元指向下一字节单元RETRET第22页，此课件共107页哦乙机接收子程序乙机接收子程序RXDB:RXDB:MOV TMOD,#20HMOV TMOD,#20H;置置T1T1定时器工作方式定时器工作方式2 2MOV TL1,#0E8HMOV TL1,#0E8H;置置T1T1计数初值计数初值MOV TH1,#0E8HMOV TH1,#0E8H;置置T1T1计数重装值计数重装值CLR ET1CLR
17、 ET1;禁止禁止T1T1中断中断SETB TR1SETB TR1;T1;T1启动启动MOV SCON,#40HMOV SCON,#40H;置串行方式置串行方式1,1,禁止接收禁止接收MOV PCON,#00HMOV PCON,#00H;置置SMOD=0(SMODSMOD=0(SMOD不能位操作不能位操作)CLR ESCLR ES;禁止串行中断禁止串行中断MOV R0,#50HMOV R0,#50H;置接收数据区首地址置接收数据区首地址SETB RENSETB REN;启动接收启动接收RDSB:RDSB:JNBJNB RI,$RI,$;等待一帧数据接收完毕等待一帧数据接收完毕CLRCLR RI
18、 RI;清接收中断标志清接收中断标志MOVMOV A,SBUF A,SBUF;读接收数据读接收数据MOVMOV R0,A R0,A;存接收数据存接收数据INCINC R0 R0;指向下一数据存储单元指向下一数据存储单元RETRET第23页，此课件共107页哦工业控制中，用于调制解调器的信号不使用工业控制中，用于调制解调器的信号不使用第24页，此课件共107页哦RTS：请求发送：请求发送 询问数据装置是否做好了接受数据的准备询问数据装置是否做好了接受数据的准备CTS：清除发送：清除发送 数据装置通知数据终端已做好了接受数据的准备数据装置通知数据终端已做好了接受数据的准备DTR：数据终端就绪：数据
19、终端就绪 数据终端做好了接受数据的准备数据终端做好了接受数据的准备DSR：数据装置就绪：数据装置就绪 数据装置做好了发送数据的准备数据装置做好了发送数据的准备CD：载波信号检出：载波信号检出RI:振铃信号振铃信号数据终端：如计算机数据终端：如计算机数据装置：如数据装置：如MODEM MODEM 或另一台计算机或另一台计算机第25页，此课件共107页哦异步串行通信接口异步串行通信接口异步串行通信异步串行通信接口接口通常指以下通常指以下三类三类：RS-232(A、B、C)；20mA电流环电流环；RS-422/RS485。第26页，此课件共107页哦2 2）串行通信）串行通信连接方式 直接直接连接连
20、接1 1米以内米以内,不超过不超过5 5米米 RS-232CRS-232C1515米以内，不超过米以内，不超过100100米米 20mA20mA电流环电流环500500米米 RS-422/485RS-422/48512001200米米需需TTL电平信号进行转换电平信号进行转换第27页，此课件共107页哦1.1.2异步串行通信的直接连接将将将将TTL/CMOS信号直接连接信号直接连接信号直接连接信号直接连接 1 1米米以内，最长不超过以内，最长不超过以内，最长不超过以内，最长不超过5米米TXDTXDRXDRXDGNDGNDRXDRXDTXDTXDGNDGNDRXDRXDTXDTXDGNDGNDR
21、XDRXDTXDTXDGNDGND从机1从机2从机3主机图图1.5 直接连接直接连接图图1.5 多机接连接多机接连接第28页，此课件共107页哦 主机可以是计算机或单片机系统，从机多为单片机系统。主机可以是计算机或单片机系统，从机多为单片机系统。51系列常系列常采用总线方式。采用总线方式。从机较多时，从机较多时，主机主机TXD应使用总线驱动器应使用总线驱动器(如如74HC244)驱动驱动 从机从机TXD应使用应使用OC门（如门（如7407驱动）输出，并在主机端接上拉驱动）输出，并在主机端接上拉电阻（电阻（2.2k左右）左右）TXDTXDRXDRXDGNDGNDRXDRXDTXDTXDGNDGN
22、DRXDRXDTXDTXDGNDGNDRXDRXDTXDTXDGNDGND从机1从机2从机3主机TXDTXDRXDRXDGNDGNDRXDRXDTXDTXDGNDGND第29页，此课件共107页哦1 1）电气特性）电气特性采用采用负逻辑负逻辑1.1.3 RS-232C-3v -15v表示逻辑表示逻辑“1”+3v +15v表示逻辑表示逻辑“0”传输距离一般在传输距离一般在15米米以内，最远不超过以内，最远不超过30米。最远传输距离米。最远传输距离与波特率有关与波特率有关.传输速率越快，可靠传输的距离越短传输速率越快，可靠传输的距离越短,RS-232C在在长距离通信时，常常发生通信错误，即便波特率
23、低到长距离通信时，常常发生通信错误，即便波特率低到300b/s，通信距离也达不到，通信距离也达不到100m 第30页，此课件共107页哦2 2）电平转换）电平转换常用芯片常用芯片MAX232MAX232C C1 1C C1 1C C3 3C C5 5C C4 4TTL/COMTTL/COMS S输入输入TTL/COMTTL/COMS S输出输出RS-232RS-232输输出出RS-232RS-232输输入入5V5V图图1.7 MAX32功能框图功能框图(电平转换电平转换)图1.7 MAX232功能框图第31页，此课件共107页哦RS-232C将将将将TTLTTL的异步通信逻辑转换为的异步通信逻
24、辑转换为的异步通信逻辑转换为的异步通信逻辑转换为RS-232CRS-232C逻辑电平逻辑电平逻辑电平逻辑电平，使用最方便的器，使用最方便的器，使用最方便的器，使用最方便的器件即是使用件即是使用件即是使用件即是使用MAX232AMAX232A(或功能类似的器件或功能类似的器件或功能类似的器件或功能类似的器件)。上图即是其内部逻。上图即是其内部逻辑框图，可以看到，片内包含了能产生辑框图，可以看到，片内包含了能产生10V10V电源的电源的电荷泵电路电荷泵电路(电压加倍器和电压反相器电压加倍器和电压反相器)，仅需外接，仅需外接四个四个0.1f0.1f电容电容(MAX232A)(MAX232A)或或1f
25、1f电容电容(MAX232)(MAX232)即可。每个器件含有即可。每个器件含有两路两路TTL/CMOSTTL/CMOS到到RS-232CRS-232C的转换输出电路，同时含有两路的转换输出电路，同时含有两路RS-232CRS-232C到到TTL/CMOSTTL/CMOS逻辑的输入电逻辑的输入电路。所以，当不需要其它控制信号时，一片路。所以，当不需要其它控制信号时，一片MAX232MAX232即可支持两路即可支持两路RS-RS-232C232C作全双工通信，而且不需要作全双工通信，而且不需要12V12V供电电源。供电电源。与与MAX232AMAX232A功能相当的器件有很多，仅功能相当的器件有
26、很多，仅MaximMaxim公司就有许多型号，公司就有许多型号，如如MAX202MAX202、MAX220249MAX220249等，有些器件甚至不必外加电容。等，有些器件甚至不必外加电容。第32页，此课件共107页哦3 3）连接器）连接器TXDTXD：发送数据，：发送数据，：发送数据，：发送数据，2 2号号号号引脚引脚引脚引脚RXDRXD：接受数据，：接受数据，：接受数据，：接受数据，3 3号号号号引脚引脚引脚引脚GNDGND：信号地，：信号地，：信号地，：信号地，5 5号号号号引脚引脚引脚引脚常用常用9针针D形连接器形连接器 DB9 计算机端使用计算机端使用DB9针，连线使用针，连线使用D
27、B9孔孔 123456789第33页，此课件共107页哦PCPC机机JARA1104 4JARA1104 4串口卡串口卡RS232C RS232C 设备设备RS232C RS232C 设备设备RS232C RS232C 设备设备4）连接方法）连接方法 上位机与多个串口设备通信时，每个串口必须使用上位机与多个串口设备通信时，每个串口必须使用1个独立的个独立的RS232C串口，可使用串口，可使用多串口卡多串口卡，或，或多路串口接口芯片扩展，多路串口接口芯片扩展，RS232C串口不使用的引脚请不要连接。电缆线长度超过串口不使用的引脚请不要连接。电缆线长度超过15米时，最好使用三芯屏米时，最好使用三芯
28、屏蔽线，屏蔽层接地。蔽线，屏蔽层接地。RXDRXDTXDTXDGNDGNDRXDRXDTXDTXDGNDGND2 23 35 52 23 35 5图图1.8 两个两个RS-232C串行口的连接串行口的连接图图1.8 使用多串口卡多个使用多串口卡多个RS-232C串行口串行口第34页，此课件共107页哦1.1.4 RS-422和RS-485 实现较长距离传送实现较长距离传送实现较长距离传送实现较长距离传送传输距离传输距离1200米米米米以内，最远传输距离与以内，最远传输距离与以内，最远传输距离与以内，最远传输距离与波特率有关波特率有关RS-422 RS-422 与与与与RS-232CRS-232
29、C 异步通信逻辑相同，不同的是驱动及接收逻辑异步通信逻辑相同，不同的是驱动及接收逻辑异步通信逻辑相同，不同的是驱动及接收逻辑异步通信逻辑相同，不同的是驱动及接收逻辑。RS-485RS-485与与与与RS-422RS-422 RS-485 RS-485网络只能工作于网络只能工作于网络只能工作于网络只能工作于半双工方式半双工方式半双工方式半双工方式 RS-422RS-422可工作于可工作于可工作于可工作于全双工方式全双工方式全双工方式全双工方式第35页，此课件共107页哦1）接口电路RS232RS232电压驱动电压驱动RS422RS422差动电流驱动差动电流驱动-3v -15v “1”+3v +1
30、5v “0”UAB200mV “1”UBA200mV “0”AB第36页，此课件共107页哦注：DI连接UART的TXD（发送）脚，RO连接UART的RXD（接收）脚图1.10 MAX488/490封装图与RS-422通信连线图注：图中引脚编号为DIP封装第37页，此课件共107页哦RS-422和RS-485差动电流驱动的的RS-422协议。电流驱动时，抗干扰性能本身远高于电平驱动，加上差动方式可以用双绞线进一步提高抗干扰，因而传输性能大幅度提高(正常情况下，波特率，波特率96009600b/sb/s时能可靠传输1200mm以上以上)，而传输介质仅需价格低廉的双绞线双绞线。RS-422与RS-
31、232C的异步通信逻辑完全相同，不同的仅的异步通信逻辑完全相同，不同的仅是驱动及接收逻辑。使用是驱动及接收逻辑。使用MAX488/MAX489/MAX490/MAX491、AM26LS31AM26LS31、SN75176BSN75176B等器件均可实现TTL/CMOSTTL/CMOS的异步通信逻辑与RS-422RS-422的转换及驱动，图的转换及驱动，图1.10 为MAX488/490MAX488/490封装图与通信连线图，这时的连接方式是点对点的。第38页，此课件共107页哦2）接口连接方法DIDIRORODIDIROROMAX488/490MAX488/490终端电阻：终端电阻：10012
32、0欧姆，位于欧姆，位于接收端接收端，将差动电，将差动电流转流转换成换成电压电压图图1.10 MAX488/4901.10 MAX488/490与与RS422RS422连线连线差差动电流驱动动电流驱动第39页，此课件共107页哦MAX489/491MAX489/491具有具有输出关断功能输出关断功能，以方便按总线方式连接多台仪器。未选中地址，以方便按总线方式连接多台仪器。未选中地址的从机应通过的从机应通过DEDE端端禁止禁止422422输出，使用独立的输出，使用独立的RERE控制脚为低允许控制脚为低允许输入输入图1.11 MAX489/491封装图与RS-422通信连线图第40页，此课件共107
33、页哦RS-485网络RS-485RS-485网络必须工作在主从(Master-Slave)模式。模式。由一台计算机工作在主模式(Master)，称为，称为主机主机，其它计算机工作在从模式(Slave)(Slave)，称为从机从机。从机从机不可不可主动向总线发送信息。正常工作时，从机总工作在监听模式模式(Listen)。当监听到主机向本机发送“讲话讲话”命令时，从机才可向总线发命令时，从机才可向总线发送信息。从机发送的送信息。从机发送的信息可以由主机接收，也可由其它从可以由主机接收，也可由其它从机接收。机接收。第41页，此课件共107页哦网络拓扑结构应使用干线方式，支线的长度应尽可能短。干线的两
34、端均连接一个网络拓扑结构应使用干线方式，支线的长度应尽可能短。干线的两端均连接一个120120左右的端接电阻，左右的端接电阻，用于电流用于电流/电压转换电压转换，同时吸收传输能量，防止信号的端部，同时吸收传输能量，防止信号的端部反射。反射。图1.12 用RS-485组建的网络第42页，此课件共107页哦总线方式的总线方式的总线方式的总线方式的RS422网络网络（1）一般采用主从控制方式（2）从机发送的数据只有主机可以接收TXDTXDRXDRXDRXDRXDTXDTXDDEDERXDRXDTXDTXDDEDERXRXD DTXDTXDDEDE主机从机1从机3从机2YZABABYZ图图1.141.
35、14总线方式的总线方式的总线方式的总线方式的RSRS422422网络网络网络网络第43页，此课件共107页哦点对点方式的点对点方式的RSRS422网络网络网络网络TXDTXDRXDRXDRXDRXDTXDTXDDEDE主机从机1TXDTXDRXDRXDRXDRXDTXDTXDDEDE从机2YZABABZYYZBAABZY单片机可使用MAX3100或TL16C554扩展串行口PC机可使用RS422多串口卡可采用可采用主动发送主动发送方式方式图图1.13 1.13 点对点方式的点对点方式的RSRS422422网络网络网络网络第44页，此课件共107页哦3 3）连接器）连接器）连接器）连接器建议使用
36、建议使用8脚的脚的RJ45连接器连接器传输线用传输线用双绞线双绞线即可即可 自制自制 第45页，此课件共107页哦1.1.6数据包组成及数据包的同步起始字节起始字节设备地址设备地址 数据包长度数据包长度数据块数据块校验字节校验字节数据包格式数据包格式使用使用ASCII码的控制区字符构成起始字节时，常使用码的控制区字符构成起始字节时，常使用起始字节起始字节常使用常使用SOH（01H）或）或STX（02H）发送较大数据包时，常使用字符串，如发送较大数据包时，常使用字符串，如“AA55”设备地址设备地址1B 或或2B，通常最高为置为，通常最高为置为1数据包长度数据包长度1B或或2B，通常最高为置为，
37、通常最高为置为1校验字节校验字节常用和校验，常用和校验，2B，通常最高为置为，通常最高为置为1第46页，此课件共107页哦1.1.6数据包组成及数据包的同步单字节单字节3BABB（B为为A的补码）的补码）4BDABC（D为地址，为地址，C为为DAB的校验和）的校验和）对校验结果的响应方法对校验结果的响应方法对校验结果的响应方法对校验结果的响应方法发送确认字节发送确认字节ACK（06H）发送不确认字节发送不确认字节NAK（15H）D-最高为设为最高为设为1，ABC最高为均设为最高为均设为0第47页，此课件共107页哦1.2 SPI总线用于芯片间的接口，连线长度不能超过用于芯片间的接口，连线长度不
38、能超过用于芯片间的接口，连线长度不能超过用于芯片间的接口，连线长度不能超过1 1米米米米，仅用，仅用，仅用，仅用3 3根线根线根线根线（时钟线（时钟线（时钟线（时钟线 SCK,SCK,输出线输出线输出线输出线 MISO,MISO,输入线输入线输入线输入线 MOSI)MOSI)，速率可达，速率可达，速率可达，速率可达200KB/S200KB/S不同的不同的不同的不同的SPI(Serial Peripheral Interface)SPI(Serial Peripheral Interface)串行外设接口器件，有串行外设接口器件，有串行外设接口器件，有串行外设接口器件，有不同的规不同的规不同的规
39、不同的规定定定定何时锁存数据：上升沿，下降沿何时锁存数据：上升沿，下降沿高位在前还是低位在前高位在前还是低位在前数据串的长度：数据串的长度：8b,16bSPISPI接口器件与处理器连接的方法接口器件与处理器连接的方法无无SPI接口，则可接到任意三根接口，则可接到任意三根I/O线线有有SPI接口，不可随意安排接口，不可随意安排SPI-串行外设接口串行外设接口第48页，此课件共107页哦1 1）SPISPI接口器件实例接口器件实例SPI仅使用三根线进行数据通信，对于接口设备，分别为：输入线仅使用三根线进行数据通信，对于接口设备，分别为：输入线(MPU为输出线，标示为为输出线，标示为MOSI)、输出
40、线、输出线(MPU为输入线，标示为为输入线，标示为MISO)、时钟线、时钟线(SCLK)（1）MAX110/1112通道通道A/D转换芯片转换芯片 上升沿锁存，上升沿锁存，16b，高位在前，高位在前（2）X5045电源监视、看门狗、电源监视、看门狗、电源监视、看门狗、电源监视、看门狗、512B EEPROM512B EEPROM 输入数据上升锁存、输出数据下降沿锁存，输入数据上升锁存、输出数据下降沿锁存，16b，高，高位在前位在前第49页，此课件共107页哦（2）X5045三合一的多功能芯片（电源监视三合一的多功能芯片（电源监视/复位、看门狗、复位、看门狗、512EEPROM)图图1.20 X
41、50451.20 X5045的的SPISPI接口时序接口时序指令高阻态数据输出第50页，此课件共107页哦X5045图图1.20为为X5045的的SPISPI接口时序。以字节为单位传送，允许一次传送多个字节，高高位在前。不发送数据时，其位在前。不发送数据时，其输出线输出线(SO)自动处于自动处于高阻态高阻态。为了使用最少的接口线连接最多的接口设备，每个接口设备为了使用最少的接口线连接最多的接口设备，每个接口设备为了使用最少的接口线连接最多的接口设备，每个接口设备为了使用最少的接口线连接最多的接口设备，每个接口设备通常都配置一根选通线通常都配置一根选通线通常都配置一根选通线通常都配置一根选通线C
42、ECE(或使能线或使能线或使能线或使能线EN)EN)，以使芯片未选，以使芯片未选通时，其输出线处于高阻通时，其输出线处于高阻。选通线(或使能线)可能是高电平有效，也可能是低电平有效，对于译码选通的电路，必须十分注意。第51页，此课件共107页哦2 2）软件）软件SPI接口的实例接口的实例P1.0P1.0P1.1P1.1P1.2P1.2P1.3P1.3CSCSSCLKSCLKSISISOUTSOUT80518051X5045X5045微处理器无SPI接口或接口不支持SPI器件时序时，可用I/0口线与器件3线连接软件开销大，传输速度较低。可用C语言或汇编语言实现图图1.21511.2151系列单片
43、机与系列单片机与MAX110/MAX111MAX110/MAX111的的SPISPI接口接口第52页，此课件共107页哦片选信号片选信号P1.0(cs)P1.1(SCLK)P1.0(cs)P1.1(SCLK)输出输出P1.2(DIN)P1.2(DIN)输入输入P1.3(DOUT)P1.3(DOUT)P1.1(SCLK)清零P1.0()清零，选中芯片已传送16位？输出一位到P1.2(DIN)P1.1(SCLK)置1输入一位到P1.3(DOUT)P1.1(SCLK)清零指向下一数据位结束保存输入位，P1.0置1图1.22 软件SPI接口流程示例YN第53页，此课件共107页哦3 3）硬件）硬件SP
44、I接口的实例接口的实例接口的实例接口的实例 带带SPI接口的微处理器（如接口的微处理器（如AT89S53)，与，与SPI器件器件连接位置固定，连接位置固定，不可随意安排不可随意安排 软件开销小，传输速度快。软件开销小，传输速度快。注意：带注意：带SPI接口的微处理器，接口的微处理器，SPI参数需根据不同外围参数需根据不同外围器件进行设置，时序要与器件保持一致器件进行设置，时序要与器件保持一致第54页，此课件共107页哦MISOMISOM0S1M0S1SCLKSCLKMMI IS SO OMMO OS SI IS SC CL LK K/C CS SMMI IS SO OMMO OS SI IS
45、SC CL LK K/C CS SMMI IS SO OMMO OS SI IS SC CL LK K/C CS S2 21 10 0主机主机从机从机0 0从机从机1 1从机从机2 24）多）多SPI接口的连接接口的连接第55页，此课件共107页哦I2C 总线为了使系统设计者和器件厂商都得益，而且使硬件效益最大、电路最简单，Philips 开发了一个连线最简单的开发了一个连线最简单的双双向向两线两线总线总线，实现有效的，实现有效的IC IC 之间的控制，这个总线就称为之间的控制，这个总线就称为Inter IC Inter IC 或I2C I2C 总线总线。现在PhilipsPhilips包括超
46、过150 150 种种CMOS CMOS 和双极性兼容和双极性兼容I2C I2C 总线总线的的IC IC 可以实现这种通信功能。所有符合I2CI2C总线的器件总线的器件组合了一个片上接口，使器件之间能直接通过组合了一个片上接口，使器件之间能直接通过I2C 总线通信。这个设计概念解决了很多在设计数字控制电路时遇到的接口问题I2C总线由总线由PhilipsPhilips公司推出，实际上已经公司推出，实际上已经成为一个成为一个国际标准。I2C I2C 总线是一个多主机的总线总线是一个多主机的总线，这就是说可以连接多于一，这就是说可以连接多于一个能控制总线的器件到总线上。个能控制总线的器件到总线上。第
47、56页，此课件共107页哦Philips多主机总线多主机总线提供总线仲裁逻辑提供总线仲裁逻辑同名端对应相连同名端对应相连SCK(串行时钟线串行时钟线),SDA(串行数据线串行数据线)上拉电阻上拉电阻漏极开路，漏极开路，510K1.3 I2C总线第57页，此课件共107页哦当当SCLSCL(串行时钟线串行时钟线)高高电平时电平时SDA SDA(串行数据线串行数据线)下降下降即为起始条件，而当SCL为为高电平时电平时SDASDA上升则为终止条件 图1.26 I2C总线的起始条件和终止条件时序第58页，此课件共107页哦I2C 总线图1.28 I2C总线硬件连接第59页，此课件共107页哦SDASC
48、LS12789高位高位ACK129ACKP应答应答应答应答从机请求延时从机请求延时（1）SCL为高电平时，为高电平时，SDA应保持不变，否则视为起始或终止条件应保持不变，否则视为起始或终止条件（2）每个字节）每个字节8位，高位在前，位，高位在前，首先传输的是数据的最高位首先传输的是数据的最高位MSBMSB，每次传输字节数没有限制每次传输字节数没有限制（3）每传送完一字节之后，）每传送完一字节之后，接受器件给出应答信号接受器件给出应答信号（低电平）（低电平）（4）若接受器件不能接收下一个字节，则应使）若接受器件不能接收下一个字节，则应使SCL保持低电平；准保持低电平；准备好后，释放备好后，释放S
49、CL，使数据传送继续进行，使数据传送继续进行1）I2C明确规定了软硬件协议明确规定了软硬件协议第60页，此课件共107页哦2 2）符合）符合）符合）符合I I2C总线硬件规范的两线接口芯片举例总线硬件规范的两线接口芯片举例总线硬件规范的两线接口芯片举例总线硬件规范的两线接口芯片举例AT24C02A/04A/08A（1010）EEPROM 容量分别为容量分别为256/512/1024B标准标准标准标准II22CC总线数据传送格式总线数据传送格式总线数据传送格式总线数据传送格式S从机地址R/WA数据A数据AP（1）器件地址由固定位和可编程位组成）器件地址由固定位和可编程位组成（2）改变数据传送方向
50、时改变数据传送方向时，应重新发送起始条件和从机地址，应重新发送起始条件和从机地址S从机地址 R/W A数据A数据APS从机地址 R/WA第61页，此课件共107页哦字节写时序AT24C02A/04A/08A第62页，此课件共107页哦3）不符合）不符合I I2 2C C总线硬件规范的两线接口芯片举例总线硬件规范的两线接口芯片举例SPISPI总线的变形，工作移位寄存器方式总线的变形，工作移位寄存器方式举例举例举例举例：DS1302DS1302时钟芯片时钟芯片第63页，此课件共107页哦单字节读时序单字节读时序单字节读时序单字节读时序单字节写时序单字节写时序单字节写时序单字节写时序第64页，此课件