1 通信篇-串口通信基础

文摘   2024-08-07 22:44   湖北  

目录

  • 初识串口

  • 电平标准

  • 重要参数

  • 波形详解

  • 串口物理层

  • 常用连接器

  • RS232转串口TTL设计

初识串口
串口就是串行接口,是指按照顺序一位一位的传送,一条数据被逐位发送的通信方式。这种通信方式的通信链路比较简单,仅依靠一对传输线就可以实现双向通信。适合远距离通信,但是通信速率较低。
串口通信分为同步串口通信和异步串口通信,主要的差异在于通信双方是否共用时钟。
电平标准

串口根据电平标准,可以分为TTLRS232两种。它们主要的区别见下:

电平TTL
RS232
输出低电平
Lo≤0.8V
+3V ≤ Lo ≤ +15V
输出高电平
Ho≥2.4V
-15V ≤ Ho ≤ -3V
输入低电平
Li≤0.8V+3V ≤ Li ≤ +15V
输入高电平Hi≥2.0V-15V ≤ Hi ≤ -3V

RS232发送的反电平标准:

  • 逻辑1:-15V to -3V。

  • 逻辑0:+3V to +15V。

重要参数

3.1 比特率

波特率是串口通信的传输速率,它能解决通信双方的时序同步问题

  • 波特(Baud即调制速率,指的是有效数据讯号调制载波的速率,即单位时间内载波调制状态变化的次数。

  • 波特率表示每秒钟传送的码元符号的个数,它是对符号传输速率的一种度量,它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示,1波特即指每秒传输1个符号。常用的波特率为:115200 、9600

3.2 报文格式

串口通信的格式位:起始位+数据位+奇偶检验位+停止位。

  • 起始位  

  • 表示数据发送的开始,逻辑0表示表示起始位,也是数据传输开始的标志,无需额外的配置。

  • 数据位

  • 数据位决定了有效数据的位数,通常为5678位可选。另外,用户还需要注意有效数据在报文中的存放顺序,可分为高位先行(MSB)和低位先行(LSB)。

  • 奇偶检验位

  • 奇偶检验是为了验证数据是否有效。主要可以分为奇检验、偶检验、0校验、1校验。

    检验方式描述
    奇校验奇校验要求有效数据和校验位中“1”的个数为奇数。
    偶校验偶校验则要求有效数据和校验位中“1”的个数为偶数。
    0校验0校验位则是校验位始终为0,在收到报文后,检测校验位是否为0。
    1校验1校验则是校验位始终为1,在收到报文后,检测校验位是否为1
  • 停止位

  • 停止位是一帧数据结束的标志逻辑1表示有效。停止位提供1位、1.5位和2位可选。

  • 空闲位

  • 空闲位不算是串口报文内的数据, 它是发送完一组报文后,总线会自动将电平拉高,产生1逻辑“1”的空闲位。

波形详解
数据说明:
  • 8位数据位。
  • 无检验位。

波形说明
序号0:表示起始位
序号1-8表示数据位置;
序号9:停止位。
串口物理层
  • 九线连接方式

  • 五线连接方式

  • 三线连接方式

常用连接器
串口通信的标准连接器DB9,可以分为公头和母头两种。具体定义见下:
不同信号不同功能,具体见下:
引脚缩写功能
1DCD
数据载波检测
2RXD
接收数据 
3TXD
发送数据 
4
DTR
数据终端准备
5GND
信号地
6DSR
数据设备准备好
7RTS
请求发送
8
CTS清除发送
9
RI振铃指示 
7 RS232转串口TTL设计
推荐设计使用ADM3101EACPZ-REEL,这是一款单通道的RS232转换芯片,供电的电压3.3V

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