ARM微控制器與嵌入式系統(tǒng) 課件 21 串口通信協(xié)議

ARM微控制器與嵌入式系統(tǒng)

串口通信主講人：景妮琴北京電子科技職業(yè)學(xué)院內(nèi)容串口通信協(xié)議：物理層和協(xié)議層物理層RS232標(biāo)準(zhǔn)串口通信USB轉(zhuǎn)串口通信串口到串口通信協(xié)議層串口通信協(xié)議串口通訊(SerialCommunication)是一種設(shè)備間非常常用的串行通訊方式，因?yàn)樗?jiǎn)單便捷，大部分電子設(shè)備都支持該通訊方式，電子工程師在調(diào)試設(shè)備時(shí)也經(jīng)常使用該通訊方式輸出調(diào)試信息。對(duì)于通訊協(xié)議，我們也以分層的方式來理解，最基本的是把它分為物理層和協(xié)議層。串口通信協(xié)議物理層：規(guī)定通訊系統(tǒng)中具有機(jī)械、電子功能部分的特性，確保原始數(shù)據(jù)在物理媒體的傳輸。其實(shí)就是硬件部分。協(xié)議層：協(xié)議層主要規(guī)定通訊邏輯，統(tǒng)一收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)打包、解包標(biāo)準(zhǔn)。其實(shí)就是軟件部分。串口通信協(xié)議物理層標(biāo)準(zhǔn)RS232標(biāo)準(zhǔn)USB轉(zhuǎn)串口串口到串口RS232標(biāo)準(zhǔn)串口RS-232標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了：信號(hào)的用途通信接口信號(hào)的電平標(biāo)準(zhǔn)RS232標(biāo)準(zhǔn)串口RS232標(biāo)準(zhǔn)串口通信結(jié)構(gòu)圖RS232標(biāo)準(zhǔn)串口主要用于工業(yè)設(shè)備直接通信由于RS-232電平標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)不能直接被控制器直接識(shí)別，所以這些信號(hào)會(huì)經(jīng)過一個(gè)“電平轉(zhuǎn)換芯片”轉(zhuǎn)換成控制器能識(shí)別的“TTL校準(zhǔn)”的電平信號(hào)，才能實(shí)現(xiàn)通信。RS232標(biāo)準(zhǔn)串口根據(jù)通信使用的電平標(biāo)準(zhǔn)不同，串口通信可分為TTL標(biāo)準(zhǔn)及RS-232標(biāo)準(zhǔn)。通信標(biāo)準(zhǔn)電平標(biāo)準(zhǔn)(發(fā)送端)5VTTL邏輯1：2.4V-5V邏輯0：0-0.5VRS-232邏輯1：-15V~-3V邏輯0：+3V~+15VRS232標(biāo)準(zhǔn)串口RS232標(biāo)準(zhǔn)串口通信結(jié)構(gòu)圖電平轉(zhuǎn)換芯片一般有MAX3232，SP3232RS232標(biāo)準(zhǔn)串口RS232標(biāo)準(zhǔn)串口DB9標(biāo)準(zhǔn)的公頭及母頭接法RS232標(biāo)準(zhǔn)串口兩個(gè)通訊設(shè)備之間的收發(fā)信號(hào)(RXD與TXD)應(yīng)交叉相連，所以DB9母頭的收發(fā)信號(hào)接法一般與公頭的相反。兩個(gè)設(shè)備之間連接使用“直通型”的串口線即可。在目前的其它工業(yè)控制使用的串口通信中，一般只使用RXD、TXD以及GND三條信號(hào)線，直接傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。USB轉(zhuǎn)串口通信USB轉(zhuǎn)串口主要用于設(shè)備跟電腦通信電平轉(zhuǎn)換芯片一般有CH340、PL2303、CP2102、FT232使用的時(shí)候電腦端需要安裝電平轉(zhuǎn)換芯片的驅(qū)動(dòng)串口到串口通信原生的串口通信主要是控制器跟串口的設(shè)備或者傳感器通信，不需要經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換芯片來轉(zhuǎn)換電平，直接就用TTL電平通信GPS模塊、GSM模塊、串口轉(zhuǎn)WIFI模塊、HC04藍(lán)牙模塊串口通信協(xié)議層串口通信的數(shù)據(jù)包由發(fā)送設(shè)備通過自身的TXD接口傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備的RXD接口。在串口通信的協(xié)議層中，規(guī)定了數(shù)據(jù)包的內(nèi)容。它由啟始位、主體數(shù)據(jù)、校驗(yàn)位以及停止位組成。通信雙方的數(shù)據(jù)包格式要約定一致才能正常收發(fā)數(shù)據(jù)。串口通信協(xié)議層波特率起始位和停止位有效數(shù)據(jù)校驗(yàn)位串口通信協(xié)議層波特率串口異步通訊中由于沒有時(shí)鐘信號(hào)(如前面講解的DB9接口中是沒有時(shí)鐘信號(hào)的)，所以兩個(gè)通訊設(shè)備之間需要約定好波特率，即每個(gè)碼元的長(zhǎng)度，以便對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼。常見的波特率為4800、9600、115200等。串口通信協(xié)議層起始位和停止位起始位：由1個(gè)邏輯0的數(shù)據(jù)位表示結(jié)束位：由0.5、1、1.5或2個(gè)邏輯1的數(shù)據(jù)位表示（只要雙方約定好即可）有效數(shù)據(jù)在起始位后緊接著的就是要傳輸?shù)闹饕獌?nèi)容有效數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度常被約定為5、6、7或8位長(zhǎng)串口通信協(xié)議層校驗(yàn)位：可選，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的抗干擾性。校驗(yàn)方法分為：奇校驗(yàn)(odd)偶校驗(yàn)(even)

0校驗(yàn)(space)1校驗(yàn)(mark)無校驗(yàn)(noparity)串口通信協(xié)議層奇校驗(yàn)(odd)有效數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)比如一個(gè)8位長(zhǎng)的有效數(shù)據(jù)為：01101001，此時(shí)總共有4個(gè)“1”，為達(dá)到奇校驗(yàn)效果，校驗(yàn)位為“1”，最后傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將是8位的有效數(shù)據(jù)加上1位的校驗(yàn)位總共9位偶校驗(yàn)(even)

有效數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)比如一個(gè)8位長(zhǎng)的有效數(shù)據(jù)為：01101001，此時(shí)總共有4個(gè)“1”，為達(dá)到偶校驗(yàn)效果，校驗(yàn)位為“0”，最后傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將是8位的有效數(shù)據(jù)加上1位的校驗(yàn)位總共9位串口通信協(xié)議層0校驗(yàn)不管有效數(shù)據(jù)中的內(nèi)