常用單元電路-串口

深研所新員工培訓(xùn)串口MPC860應(yīng)用設(shè)計(jì)串口網(wǎng)口WDTJTAG熱插拔內(nèi)容提要RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）RS-232RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）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二者是一致的接口特性（二）功能特性電氣特性規(guī)程特性機(jī)械特性功能特性信號(hào)說(shuō)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)。信號(hào)說(shuō)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；信號(hào)說(shuō)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DCD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(shuō)明（四）RTS/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^(guò)程控制RTS為“ON”時(shí)，表示DTE要求發(fā)送數(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(shuō)明（五）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3000～7000歐姆負(fù)載電容不大于2500pF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”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)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(guò)躍變區(qū)的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)1ms，或不超過(guò)比特碼元周期的3％，取二者中較短的時(shí)間為限?？仗?hào)電平Space邏輯“0”躍變區(qū)傳號(hào)電平Mark邏輯“1”＋15V＋5V－5V－15V＋15V＋3V－15V－3V空號(hào)電平Space邏輯“0”躍變區(qū)傳號(hào)電平Mark邏輯“1”噪聲容限終端始端電氣特性（五）機(jī)械特性（一）：DB25管腳定義機(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。機(jī)械特性（三）－示意圖DB9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）－DB9管腳定義DB25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（六）RJ45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）－RJ45機(jī)械特性（八）－示意圖機(jī)械特性（九）－RJ48RS-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/異步特性（一）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(guò)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100~600歐姆的電阻。同/異步特性（二）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/異步特性（三）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/距離特性（二）根據(jù)EIARS－232標(biāo)準(zhǔn)，該接口允許的最大數(shù)據(jù)傳輸率20Kbit/s。RS－232接口推薦距離為15米以內(nèi)。速度/距離特性（二）調(diào)試串口電路圖（一）Phy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）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）EMC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）調(diào)試串口電路圖（二）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(guò)總線轉(zhuǎn)換器將LocalBus轉(zhuǎn)換成UART接口?？偩€轉(zhuǎn)換器ST16C2552，提供2路UART接口。ST16C2552的時(shí)鐘也可用外置1.8432M晶體實(shí)現(xiàn)。電路構(gòu)成RS422RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）RS422標(biāo)準(zhǔn)只是一個(gè)電氣特性的標(biāo)準(zhǔn)，而沒(méi)有定義機(jī)械特性，它適用于多個(gè)站之間長(zhǎng)距離高速通訊。概述電氣特性——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=1002V/-2V輸出電阻ATOB100Ω輸出上升時(shí)間Rt=10010%ofBitwidth輸出共模電壓Rt=100±3V輸出短路電流peroutputtocommon±150mA參數(shù)條件最小值最大值接收靈敏度Vcm≤±7V±200mV接收共模電壓范圍-7V7V輸入電阻4,000Ω差分接收電壓±10V差分接收電壓（極限值）±12V電氣特性——接收器遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信RS-485RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）RS485標(biāo)準(zhǔn)只是一個(gè)電氣特性的標(biāo)準(zhǔn)，而沒(méi)有定義機(jī)械特性，它適用于多個(gè)站之間長(zhǎng)距離高速通訊。概述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(guò)50Ft時(shí)最高速率可達(dá)10Mbps特點(diǎn)（一）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）參數(shù)條件MinMaxUnits差分輸出電壓開路+/-1.5+/-6V54歐姆負(fù)載+/-1.5+/-5V輸出短路電流±250mA輸出上升時(shí)間RLOAD=54ΩCLOAD=50pF30%bit寬度共模電壓RLOAD=54Ω-13V輸入靈敏度-7≤Vcm≤+12±200mV輸入共模電壓-712V輸入阻抗12KΩRS-485電氣特性三者比較（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。三者比較（二）RS-232RS-422RS-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/15m9.6Kbps/150m10Mbps/15m10Mbps/5m100Kbps/1.2Km速率比較V.35RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）V.35接口機(jī)械特性——34針連接器V.35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。V.35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80～120歐姆。信號(hào)源阻抗為50～150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％。V.35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（A>B）時(shí)確定為二進(jìn)制數(shù)據(jù)‘0’，為負(fù)（A<B）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V.35接口功能特性板間通信串口（TTL）RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）板間通信串口電路圖原理分析（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隔直作用/T1輸出高阻。可防止單板死機(jī)總線拉死。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)Baud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%。由于異步通訊最多10個(gè)連“0”，經(jīng)反相器后最多10個(gè)連“1”。對(duì)電容充電的持續(xù)時(shí)間最大為：10/f。當(dāng)10/f<t/2時(shí)，可以滿足正常通訊的需要，即f>20/t=20/R1C1。當(dāng)R1=1K，C1=10u時(shí)，可得出波特率的最低值為2kbps。Baud計(jì)算（一）Baud的最高值取決于三極管的存貯時(shí)間：一般三極管的上升時(shí)間和下降時(shí)間均小于1us。理論上波特率的最高值大于500KHz?？紤]到三極管的參數(shù)差別，波特率的最高值會(huì)低于500KHz。實(shí)際測(cè)試波特率從3600--187.5K范圍內(nèi)，幾十萬(wàn)幀零誤碼，可以滿足絕大多數(shù)異步串