常用單元電路——串口

1、w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m深研所新員工培訓(xùn)深研所新員工培訓(xùn)w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m串口串口MPC860應(yīng)用設(shè)計(jì)串口網(wǎng)口WDTJTAG熱插拔w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m內(nèi)容提要內(nèi)容提要RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS-232RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（

2、TTL）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m 接口特性（一）接口特性（一）與V.24/V.28接口的關(guān)系V.24 / V.28接口特性標(biāo)準(zhǔn)制定者ITU-TRS-232接口特性標(biāo)準(zhǔn)制訂者EIA二者是一致的w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m 接口特性（二）接口特性（二）功能特性電氣特性規(guī)程特性機(jī)械特性w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m功能特性功能特性w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o

3、 m信號(hào)說明（一）信號(hào)說明（一）數(shù)據(jù)電路“發(fā)送”和“接收”是從DTE的立場(chǎng)上出發(fā)的對(duì)于103電路“TD”，是由DTE向DCE發(fā)送數(shù)據(jù)，在DCE一側(cè)仍然稱它為發(fā)送數(shù)據(jù)電路，實(shí)際上是DCE從該電路接收數(shù)據(jù)信號(hào)。同樣對(duì)于104電路“RD”是由DCE發(fā)送數(shù)據(jù)，DTE接收數(shù)據(jù)。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m信號(hào)說明（二）信號(hào)說明（二）時(shí)鐘電路RC一定由DCE接口提供TC可以由DCE接口或者由DTE接口提供時(shí)鐘方式是根據(jù)發(fā)送時(shí)鐘而定，包括內(nèi)部方式，從方式，外部方式等；w w w . h a r b o u r n e t w o r k s .

4、c o m信號(hào)說明（三）信號(hào)說明（三）輔助功能接口：備用測(cè)試功能接口：測(cè)試控制電路：為實(shí)現(xiàn)通信規(guī)程和測(cè)試規(guī)程的需要而建立的w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mDCD用于監(jiān)視通信線路和DCE設(shè)備的工作狀態(tài)DSR用于由DCE告訴DTE自己是否已經(jīng)處于工作狀態(tài)（開機(jī)）DTR用于由DTE告訴DCE自己是否已經(jīng)處于工作狀態(tài)（開機(jī)）信號(hào)說明（四）信號(hào)說明（四）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRTS/CTS用于實(shí)現(xiàn)DTE和DCE之間開始或結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程控制RTS為“ON”時(shí)，表示DTE要求發(fā)送

5、數(shù)據(jù)CTS為“ON”時(shí)，表示DCE準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)二者同時(shí)為“ON”時(shí)，數(shù)據(jù)開始傳輸信號(hào)說明（五）信號(hào)說明（五）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m電氣特性（一）電氣特性（一）不平衡雙流接口信號(hào)源開路電壓為不大于25V負(fù)載阻抗30007000歐姆負(fù)載電容不大于2500pFw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m電氣特性（二）電氣特性（二）數(shù)據(jù)電路負(fù)邏輯接口點(diǎn)的電壓低于3V時(shí)確定為二進(jìn)制數(shù)據(jù)“1”接口點(diǎn)的電壓高于3V時(shí)確定為二進(jìn)制數(shù)據(jù)“0”w w w . h a r b o u r n e t

6、w o r k s . c o m電氣特性（三）電氣特性（三）對(duì)于控制和定時(shí)接口電路接口點(diǎn)的電壓高于3V時(shí)確定為“ON”狀態(tài)接口點(diǎn)的電壓低于3V時(shí)確定為“OFF”狀態(tài)w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m電氣特性（四）電氣特性（四）躍變區(qū)3V和3V之間規(guī)定為躍變區(qū)信號(hào)通過躍變區(qū)的時(shí)間不應(yīng)超過1ms，或不超過比特碼元周期的3，取二者中較短的時(shí)間為限。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m空號(hào)電平空號(hào)電平Space邏輯邏輯“0”躍變區(qū)躍變區(qū)傳號(hào)電平傳號(hào)電平Mark邏輯邏輯“1”15V5V5V15

7、V15V3V15V3V空號(hào)電平空號(hào)電平Space邏輯邏輯“0”躍變區(qū)躍變區(qū)傳號(hào)電平傳號(hào)電平Mark邏輯邏輯“1”噪聲容限終端始端電氣特性（五）電氣特性（五）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m機(jī)械特性（一）：機(jī)械特性（一）：DB25管腳定義管腳定義w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m機(jī)械特性（二）機(jī)械特性（二）RS-232接口的機(jī)械特性由ISO2110定義，接口使用25芯連接器。 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是DTE接口提供公插座，DCE接口提供母插座。當(dāng)接口兼容DCE和DTE時(shí)，優(yōu)選母插座。w w w .

8、 h a r b o u r n e t w o r k s . c o m機(jī)械特性（三）示意圖機(jī)械特性（三）示意圖w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mDB9引腳 DB25引腳源縮寫信號(hào)命名18DCEDCD載波檢測(cè)23DCERD接收數(shù)據(jù)32DTETD發(fā)送數(shù)據(jù)420DTEDTRDTE準(zhǔn)備好57SG信號(hào)地66DCEDSRDCE準(zhǔn)備好74DTERTS請(qǐng)求發(fā)送85DCECTS準(zhǔn)備發(fā)送922DCERI振鈴指示機(jī)械特性（四）機(jī)械特性（四）DB9管腳定義管腳定義w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mDB

9、25連接器的管腳未完全使用DB9管腳體積更小異步接口中常使用DB9連接器替代DB25機(jī)械特性（五）機(jī)械特性（五）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m機(jī)械特性（六）機(jī)械特性（六）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRJ45引腳 DB25引腳源縮寫信號(hào)命名14DTERTS請(qǐng)求發(fā)送220DTEDTRDTE準(zhǔn)備好32DTETD發(fā)送數(shù)據(jù)47SG信號(hào)地57SG信號(hào)地63DCERD接收數(shù)據(jù)76DCEDSRDCE準(zhǔn)備好85DCECTS準(zhǔn)備接收機(jī)械特性（七）機(jī)械特性（七）RJ45w w w . h a r

10、 b o u r n e t w o r k s . c o m86427531RJ45插座RJ45插座RJ45插頭機(jī)械特性（八）示意圖機(jī)械特性（八）示意圖w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m76518432RJ48插座RJ48插座RJ48插頭機(jī)械特性（九）機(jī)械特性（九）RJ48w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS-232接口有同步和異步兩種接口同步接口要提供碼元定時(shí)電路異步接口對(duì)接雙方在異步字符的格式設(shè)置上必須一致同同/異步特性（一）異步特性（一）w w w . h a r b o

11、 u r n e t w o r k s . c o m異步接口的使用系統(tǒng)內(nèi)部接口如調(diào)試串口、加載串口一般使用異步接口。通過高層通信協(xié)議協(xié)調(diào)工作，接口只提供地線、接收數(shù)據(jù)線、發(fā)送數(shù)據(jù)線。 為了防止調(diào)試串口帶電插拔損壞，應(yīng)在串口輸出端串接100600歐姆的電阻。同同/異步特性（二）異步特性（二）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m當(dāng)RS-232接口作為業(yè)務(wù)接口使用時(shí)情況比較復(fù)雜，很多情況下要能提供DCE/DTE兼容接口、同/異步兼容、能處理絕大多數(shù)控制信號(hào)線。同同/異步特性（三）異步特性（三）w w w . h a r b o u r n e

12、 t w o r k s . c o m根據(jù)郵電通訊網(wǎng)技術(shù)體制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）技術(shù)體制：當(dāng)用戶速率小于20Kbit/s時(shí)，使用V.24接口。當(dāng)用戶速率小于10Mbit/s時(shí)，使用X.21、G.703、V.35接口。速度速度/距離特性（二）距離特性（二）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m根據(jù)EIA RS232標(biāo)準(zhǔn)，該接口允許的最大數(shù)據(jù)傳輸率20Kbit/s。RS232接口推薦距離為15米以內(nèi)。速度速度/距離特性（二）距離特性（二）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m調(diào)試串口電路圖（一

13、）調(diào)試串口電路圖（一）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mPhy芯片Max3221單路電源兼容3.3V/5V速率最高可達(dá)到120kbs以上電路構(gòu)成（一）電路構(gòu)成（一）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m接插件選擇當(dāng)調(diào)試串口所用插座設(shè)計(jì)在板內(nèi)時(shí)，可采用單排3列插針。當(dāng)調(diào)試串口所用插座需要保留在拉手條、面板、或母板等上面，用于在線檢測(cè)或調(diào)試用，并發(fā)售給用戶，統(tǒng)一采用RJ45，特殊情況下，也可采用DB9插座/RJ48插座。電路構(gòu)成（二）電路構(gòu)成（二）w w w . h a r b o u r

14、n e t w o r k s . c o mEMC防護(hù)電路R303/R304為限流電阻，pcb布局時(shí)靠近U17放置。DD3/DD4為TVS管，靠近P3放置。為抑制數(shù)據(jù)線上的高頻噪聲，有時(shí)在數(shù)據(jù)線上傳接磁珠。電路構(gòu)成（三）電路構(gòu)成（三）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m調(diào)試串口電路圖（二）調(diào)試串口電路圖（二）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m當(dāng)cpu不能直接提供UART接口時(shí)，必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換。MPC8245不提供UART，通過總線轉(zhuǎn)換器將Local Bus轉(zhuǎn)換成UART接口?？偩€轉(zhuǎn)換器

15、ST16C2552，提供2路UART接口。S T 1 6 C 2 5 5 2 的 時(shí) 鐘 也 可 用 外 置1.8432M晶體實(shí)現(xiàn)。電路構(gòu)成電路構(gòu)成w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS422RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS422標(biāo)準(zhǔn)只是一個(gè)電氣特性的標(biāo)準(zhǔn)，而沒有定義機(jī)械特性，它適用于多個(gè)站之間長距離高速通訊。概述w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m電氣特性電

16、氣特性驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器參數(shù)條件最小值最大值輸出電壓Rt= 10V / -10V輸出電壓Rt=100 2V / -2V輸出電阻A TO B 100輸出上升時(shí)間Rt=10010% of Bit width輸出共模電壓Rt=1003V輸出短路電流per output to common150mAw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m參數(shù)條件最小值最大值接收靈敏度Vcm7V200mV接收共模電壓范圍-7V7V輸入電阻4,000差分接收電壓10V差分接收電壓（極限值）12V電氣特性電氣特性接收器接收器w w w . h a r b o u r n e t

17、w o r k s . c o m遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS-485RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS485標(biāo)準(zhǔn)只是一個(gè)電氣特性的標(biāo)準(zhǔn)，而沒有定義機(jī)械特性，它適用于多個(gè)站之間長距離高速通訊。概述w w w . h a r b o u r n e t w o

18、 r k s . c o m平衡差分接口支持多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)之間的相互通信忍受-7V到12V共模干擾可驅(qū)動(dòng)32個(gè)負(fù)載傳輸距離不超過50Ft時(shí)最高速率可達(dá)10Mbps特點(diǎn)（一）特點(diǎn)（一）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m傳輸速率為100Kbps時(shí)最大傳輸距離可達(dá)4000Ft支持全雙工和半雙工通訊（由所選用的器件決定）使用雙絞線傳輸數(shù)據(jù)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力特點(diǎn)（二）特點(diǎn)（二）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m參數(shù)條件MinMaxUnits差分輸出電壓開路+/-1.5+/-6V54歐姆負(fù)載+/

19、-1.5+/-5V輸出短路電流250mA輸出上升時(shí)間RLOAD=54 CLOAD=50pF30%bit寬度共模電壓RLOAD=54 -13V輸入靈敏度-7Vcm +12200mV輸入共模電壓-712V輸入阻抗12KRS-485電氣特性電氣特性w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m三者比較（一）三者比較（一）RS-232RS-422RS-485支持不同的：通信速率，傳輸距離，抗干擾能力，帶負(fù)載能力，電氣特性。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m三者比較（二）三者比較（二）RS-232RS-4

20、22RS-485驅(qū)動(dòng)方式單端驅(qū)動(dòng)平衡驅(qū)動(dòng)平衡驅(qū)動(dòng)/二線/四線應(yīng)用方式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)帶負(fù)載能力1Max：10Max：32傳輸距離/速率9.6Kbps/15m 9.6Kbps/150m10Mbps/15m10Mbps/5m100Kbps/1.2Kmw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m速率比較速率比較w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mV.35RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s

21、. c o mV.35接口機(jī)械特性接口機(jī)械特性34針連接器針連接器w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mV.35接口電氣特性（一）接口電氣特性（一）ITU-T建議V.35附錄2規(guī)定了V.35 接口的電氣特性：時(shí)鐘、數(shù)據(jù)信號(hào)的電氣特性為平衡雙流接口電路?？刂菩盘?hào)采用ITU-T建議V.28規(guī)定的不平衡雙流接口電路，同RS-232規(guī)范。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mV.35接口電氣特性（二）接口電氣特性（二）平衡型雙流接口（一）接口線采用平衡絞合多線對(duì)電纜，特性阻抗為80120 歐姆。信號(hào)

22、源阻抗為50150歐姆；負(fù)載阻抗為100+/- 10歐姆。每對(duì)平衡線兩個(gè)端子之間正常工作電壓為0.55V +/- 20。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mV.35接口電氣特性（三）接口電氣特性（三）平衡型雙流接口（二）當(dāng)端子A對(duì)端子B的電壓為正（AB）時(shí)確定為二進(jìn)制數(shù)據(jù)0，為負(fù)（AB）時(shí)確定為數(shù)據(jù)1。任何狀態(tài)變化的10點(diǎn)和90點(diǎn)之間的上升時(shí)間應(yīng)當(dāng)小于信號(hào)碼元周期的1或40ns，并取其中較小者為限w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mV.35接口功能特性接口功能特性w w w . h a

23、r b o u r n e t w o r k s . c o m板間通信串口（TTL）RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m板間通信串口電路圖板間通信串口電路圖VCCTXC110u+D1DIODET1NPN123R11KR2100U1A740412R54.7Kw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m原理分析（一）原理分析（一）適用于板間異步TTL串口通訊。非門和三極管組成兩級(jí)反相器，保證有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)正確工作?？臻e狀態(tài)時(shí)，C1隔

24、直作用/T1輸出高阻。可防止單板死機(jī)總線拉死。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m原理分析（二）原理分析（二）各個(gè)器件作用C1：隔直，防吊死D1：提供C1放電回路，開關(guān)二極管R1：C1充電回路電阻，確定充電時(shí)間常數(shù)R2：C1放電回路電阻，確定放電時(shí)間常數(shù)，同時(shí)可抑制C1放電時(shí)的瞬間大電流T1：驅(qū)動(dòng)用普通三極管U1：反相器，保證驅(qū)動(dòng)后的邏輯電平一致，也可用三極管實(shí)現(xiàn)w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mBaud的最低值取決于字符格式（設(shè)Baud為f）：設(shè)充電時(shí)間常數(shù)為t=R1C1，假定在t/2時(shí)間內(nèi)電容充電到40%。由于異步通訊最