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1、串行通信基础 制作人：制作者PPT时间：2024年X月目录第第1 1章章 串行通信基础串行通信基础第第2 2章章 串行通信协议串行通信协议第第3 3章章 串行通信接口串行通信接口第第4 4章章 串行通信实验串行通信实验第第5 5章章 串行通信安全串行通信安全第第6 6章章 串行通信总结串行通信总结 0101第1章 串行通信基础 课程简介本章主要介绍串行通信的基础知识，包括串行通信的概念、应用场景以及优缺点等。什么是串行通信串行通信是指将数据按位顺序一个接一个地传输，而不像并行通信那样同时传输多位数据。串行通信主要用于长距离、高速率和精确的数据传输。串口通信和网络通信通信领域0103PLC、传感
2、器等设备的数据传输工控领域02硬盘、光驱、USB等设备的数据传输计算机领域串行通信的优缺点可靠性高、成本低、传输距离远、占用空间少等优点传输速率较慢、对时钟同步要求高、误码率高等缺点 数据传输的方式数据传输的方式并行传输可以同时传输多个数据位，速度较快，但对线路要求高，并行传输可以同时传输多个数据位，速度较快，但对线路要求高，成本较高。串行传输只传输一个数据位，速度较慢，但线路要求成本较高。串行传输只传输一个数据位，速度较慢，但线路要求低，成本较低。低，成本较低。并行和串行的对比并行通信并行通信适用于短距离传输适用于短距离传输传输速率快传输速率快对线路要求高对线路要求高共同点共同点可靠性高可靠
3、性高数据传输精确数据传输精确 串行通信与并行通信的比较串行通信串行通信适用于长距离传输适用于长距离传输容易实现同步容易实现同步成本低成本低串行通信的实现方式串行通信的实现方式有同步串行和异步串行。同步串行需要传输时钟信号进行同步，异步串行则不需要时钟信号，在数据包中加入起始位和终止位来确定数据的传输。0202第2章 串行通信协议 串行通信协议的概念串行通信协议是一套规定数据传输格式、传输速率、控制信号、检错校验等一系列传输方式的标准。主要包括异步串行通信协议、同步串行通信协议和通信控制协议等。异步串行通信协议具有简单、灵活、通用等特点基于时间间隔控制包括起始位、数据位、校验位和停止位等数据传输
4、格式电脑串口通信常用场景 同步串行通信协议具有高传输速率、抗干扰能力强等特点基于时钟信号同步包括帧头、数据域、校验位和帧尾等数据传输格式工业自动化领域常用场景 通信控制协议包括硬件握手、软件握手等控制信号用于协调通信活动RTS/CTS、DTR/DSR、XON/XOFF等常见的通信控制协议 异步串行通信协异步串行通信协议议异步串行通信协议是一种基于时间间隔控制的传输方式，具有简异步串行通信协议是一种基于时间间隔控制的传输方式，具有简单、灵活、通用等特点。常用于电脑串口通信。其数据传输格式单、灵活、通用等特点。常用于电脑串口通信。其数据传输格式包括起始位、数据位、校验位和停止位等。包括起始位、数据
5、位、校验位和停止位等。同步串行通信协同步串行通信协议议同步串行通信协议是一种基于时钟信号同步的传输方式，具有高同步串行通信协议是一种基于时钟信号同步的传输方式，具有高传输速率、抗干扰能力强等特点。常用于工业自动化领域。其数传输速率、抗干扰能力强等特点。常用于工业自动化领域。其数据传输格式包括帧头、数据域、校验位和帧尾等。据传输格式包括帧头、数据域、校验位和帧尾等。表示数据帧的开始起始位0103检验数据传输的正确性校验位02存储数据信息数据位表示数据帧的开始帧头0103检验数据传输的正确性校验位02存储数据信息数据域同步串行通信协议同步串行通信协议基于时钟信号同步基于时钟信号同步具有高传输速率、
6、抗干扰能力具有高传输速率、抗干扰能力强等特点强等特点常用于工业自动化领域常用于工业自动化领域 异步串行通信协议与同步串行通信协议的差异异步串行通信协议异步串行通信协议基于时间间隔控制基于时间间隔控制具有简单、灵活、通用等特点具有简单、灵活、通用等特点常用于电脑串口通信常用于电脑串口通信通信控制协议通信控制协议是一种用于协调通信活动的协议，包括硬件握手、软件握手等控制信号。常见的通信控制协议包括RTS/CTS、DTR/DSR、XON/XOFF等。0303第3章 串行通信接口 串行通信接口的概念电气特性标准的定义和接口信号的规定RS-232面向多点、远距离、高速率串行通信接口标准RS-485通用的
7、串行总线接口，具有高速率、热插拔、多设备共享等特点USB RS-232接口RS-232是一种常见的串行通信接口标准，用于电气特性标准的定义和接口信号的规定。RS-232接口主要用于电脑串口通信、模拟调试和控制等。RS-485接口RS-485是一种面向多点、远距离、高速率串行通信接口标准。RS-485接口主要用于远距离控制、数据采集、工业自动化等领域。USB接口USB是一种通用的串行总线接口，具有高速率、热插拔、多设备共享等特点。USB接口广泛用于计算机、手机、平板等设备的数据传输和充电。用于连接计算机和串口设备电脑串口通信0103用于控制各种机电设备控制02主要用于调试和测试电路板等电子设备模
8、拟调试USBUSB多设备共享多设备共享热插拔热插拔高速率高速率共同点共同点串行通信串行通信用于数据传输用于数据传输 RS-485和USB的比较RS-485RS-485面向多点面向多点远距离远距离高速率高速率RS-232RS-232的原理的原理图解图解RS-232RS-232是一种串行通信接口标准，是指用于连接串行通信设备是一种串行通信接口标准，是指用于连接串行通信设备和计算机的物理接口。它包括了电气特性标准的定义和接口信号和计算机的物理接口。它包括了电气特性标准的定义和接口信号的规定，主要用于电脑串口通信、模拟调试和控制等。的规定，主要用于电脑串口通信、模拟调试和控制等。USB的应用场景用于计
9、算机、手机、平板等设备之间的数据传输数据传输用于计算机、手机、平板等设备的充电充电用于控制各种外围设备，如键盘、鼠标、打印机等外设控制用于音视频设备之间的传输音视频传输 0404第4章 串行通信实验 串口通信实验串口通信实验本实验主要利用本实验主要利用ArduinoArduino实现两个串口之间的数据传输。实验步实现两个串口之间的数据传输。实验步骤包括串口初始化、数据发送、数据接收等。实验结果包括成功骤包括串口初始化、数据发送、数据接收等。实验结果包括成功发送和接收数据。发送和接收数据。串口通信实验步骤设置波特率、校验位、数据位等参数串口初始化发送数据到另一个串口数据发送接收另一个串口的数据数
10、据接收 RS-485RS-485通信实通信实验验本实验主要利用本实验主要利用Max485Max485芯片实现两个节点之间的数据传输。实芯片实现两个节点之间的数据传输。实验步骤包括硬件连接、软件编程等。实验结果包括成功发送和接验步骤包括硬件连接、软件编程等。实验结果包括成功发送和接收数据。收数据。RS-485通信实验步骤将两个节点通过Max485芯片连接在一起硬件连接设置RS-485通信协议并进行数据发送和接收软件编程测试数据传输是否成功数据发送和接收 USBUSB通信实验通信实验本实验主要利用本实验主要利用USBUSB转串口模块实现计算机和转串口模块实现计算机和ArduinoArduino之间
11、的数之间的数据传输。实验步骤包括驱动安装、串口设置、数据发送等。实验据传输。实验步骤包括驱动安装、串口设置、数据发送等。实验结果包括成功发送和接收数据。结果包括成功发送和接收数据。USB通信实验步骤安装USB转串口模块所需的驱动程序驱动安装设置计算机使用哪个串口连接USB转串口模块串口设置使用软件发送数据到Arduino数据发送接收Arduino发送的数据数据接收 0505第5章 串行通信安全 串行通信漏洞串行通信漏洞在串行通信中，存在多种安全漏洞，例如数据篡改、信息泄露和在串行通信中，存在多种安全漏洞，例如数据篡改、信息泄露和拒绝服务攻击等。这些漏洞可能会导致敏感信息泄露和系统瘫痪。拒绝服务
12、攻击等。这些漏洞可能会导致敏感信息泄露和系统瘫痪。因此，了解和应对串行通信的安全漏洞是非常重要的。因此，了解和应对串行通信的安全漏洞是非常重要的。数据篡改、信息泄露、拒绝服务攻击等数据加密技术数据加密技术数据加密技术是保证串行通信安全性的重要手段，常见的加密算数据加密技术是保证串行通信安全性的重要手段，常见的加密算法包括对称加密、非对称加密等。使用这些技术可以有效保护串法包括对称加密、非对称加密等。使用这些技术可以有效保护串行通信的机密性和完整性。行通信的机密性和完整性。对称加密、非对称加密等认证和访问控制认证和访问控制技术技术认证和访问控制技术可以控制对串行通信资源的访问权限，防止认证和访问
13、控制技术可以控制对串行通信资源的访问权限，防止未授权的访问。常见的认证和访问控制技术包括口令认证、数字未授权的访问。常见的认证和访问控制技术包括口令认证、数字证书、访问控制列表等。证书、访问控制列表等。口令认证、数字证书、访问控制列表等串行通信中常见的安全漏洞 数据篡改 信息泄露 拒绝服务攻击 数据加密技术加密和解密使用相同的密钥对称加密加密和解密使用不同的密钥非对称加密 常见的认证和访问控制技术通过用户名和口令的组合进行认证口令认证使用数字签名进行身份认证数字证书控制用户对对象的访问权限访问控制列表 非对称加密非对称加密安全性高安全性高密钥管理复杂密钥管理复杂应用场景应用场景对称加密适用于较
14、小的数据加对称加密适用于较小的数据加密密非对称加密适用于敏感信息的非对称加密适用于敏感信息的交换交换结论结论对称加密和非对称加密可根据对称加密和非对称加密可根据应用场景来选择使用应用场景来选择使用对称加密和非对称加密的比较对称加密对称加密速度快速度快密钥管理方便密钥管理方便总结串行通信的安全性是非常重要的，而数据加密技术和认证访问控制技术是保证串行通信安全性的重要手段。在应用这些技术时，需要根据实际情况选择合适的方法，并采取适当的措施保证安全。0606第6章 串行通信总结 第19页 本次课程总结本次课程主要介绍了串行通信的基础知识、协议、接口、实验和安全等方面的内容。通过本次课程的学习，相信大
15、家已经掌握了串行通信的基本原理和应用。第19页 本次课程总结串行通信是一门广泛应用于通信、计算机、工控等领域的技术，还有很多深入的研究方向和应用场景，建议学生进一步深入学习和研究。学生可以通过阅读相关论文、参加相关培训课程、完成相关项目等方式加深对串行通信的理解和应用。串行通信是一种逐位地传输数据的方式，多用于计算机、通信、工控等领域。串行通信是什么0103串行通信具有数据传输可靠、线路简单、速率灵活、数据安全性高等特点。串行通信的特点02串行通信逐位传输数据，速率相对较慢；并行通信同时传输多个数据位，速率相对较快。串行通信与并行通信的区别串行通信协议异步串行通信是基于字符的通信协议，传输的数
16、据每个字符之间都有起始位、结束位和奇偶校验位，以保证数据传输的正确性。异步串行通信同步串行通信是基于比特的通信协议，传输的数据使用同步信号进行同步，以保证数据传输的准确性。同步串行通信串行通信协议广泛应用于计算机、通信、工控等领域，如UART、SPI、I2C等协议。串行通信协议的应用 USBUSB接口接口USBUSB接口是一种高速通信接口，接口是一种高速通信接口，可以支持高速数据传输和热插可以支持高速数据传输和热插拔。拔。USBUSB接口通常使用接口通常使用USB-AUSB-A、USB-BUSB-B、USB-CUSB-C等不同类型的等不同类型的接口，可连接键盘、鼠标、打接口，可连接键盘、鼠标、
17、打印机、印机、U U盘等设备。盘等设备。以太网接口以太网接口以太网接口是一种常用的局域以太网接口是一种常用的局域网接口，可以支持高速数据传网接口，可以支持高速数据传输和远程访问。输和远程访问。以太网接口通常使用以太网接口通常使用RJ45RJ45接口，接口，可通过网线连接计算机、路由可通过网线连接计算机、路由器、交换机等设备。器、交换机等设备。蓝牙接口蓝牙接口蓝牙接口是一种无线通信接口，蓝牙接口是一种无线通信接口，可用于近距离的数据传输和设可用于近距离的数据传输和设备连接。备连接。蓝牙接口通常使用蓝牙模块或蓝牙接口通常使用蓝牙模块或芯片实现，可连接手机、平板、芯片实现，可连接手机、平板、耳机等设
18、备。耳机等设备。串行通信接口串口串口串口是一种通信接口，用于将串口是一种通信接口，用于将数据以串行方式发送和接收。数据以串行方式发送和接收。串口通常使用串口通常使用9 9针或针或2525针的针的D D型型接口，可通过串口线连接计算接口，可通过串口线连接计算机或其他设备。机或其他设备。串行通信实验通过串口调试助手软件实现串口数据的发送和接收，了解串口通信的基本原理。串口调试助手实验使用单片机或开发板实现串口通信，了解异步串口通信的协议和实现。串口通信实验使用单片机或开发板实现SPI通信，了解SPI通信协议和实现。SPI通信实验 串行通信安全串行通信安全在串行通信中，数据的安全性是至关重要的。通过加密算法、身在串行通信中，数据的安全性是至关重要的。通过加密算法、身份验证、数据完整性校验等手段保证串行通信的安全性。在实际份验证、数据完整性校验等手段保证串行通信的安全性。在实际应用中，还需要注意防止串行通信中的数据泄露、截获等安全问应用中，还需要注意防止串行通信中的数据泄露、截获等安全问题。题。谢谢观看！下次再见