第7章USART.pptVIP

计算机串行通信基础 随着多微机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及，计算机的通信功能愈来愈显得重要。 计算机通信是指计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。 通信有并行通信和串行通信两种方式。 在多微机系统以及现代测控系统中信息的交换多采用串行通信方式。 并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送 。 串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。 一、异步通信与同步通信 1、异步通信 异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。 异步通信是以字符（构成的帧）为单位进行传输，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个字符中的各位是以固定的时间传送的， 字符之间是异步的（字符之间不一定有“位间隔”的整数倍的关系），但同一字符内的各位是同步的（各位之间的距离均为“位间隔”的整数倍）。 通信的技术主要指标： 波特率：波特率是每秒钟传送二进制数码的位数，单位是b/s。 字符帧格式：由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。 数据帧的构成： 起始位：位于字符帧开头，占1位，始终为逻辑0电平，用于向接收设备表示发送端开始发送一帧信息。 数据位：紧跟在起始位之后，可以设置为5位、6位、7位、8位，低位在前高位在后。 奇偶校验位：位于数据位之后，仅占一位，用于表示串行通信中采用奇校验还是偶校验。 停止位：位于字符帧的末尾，为逻辑高电平，可取一位，表示一帧字符信息发送完毕，为发送下一帧字符信息做准备 异步通信的数据格式 ： 二、串行通信的传输方向 1、单工 单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。 2、半双工 半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。 3、全双工 全双工是指数据可以同时进行双向传输。 三、串行通信的错误校验 1、奇偶校验 在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验位。 奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数； 偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。 接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。 1、RS-232C接口 RS-232C是EIA（美国电子工业协会）1969年修订RS-232C标准。RS-232C定义了数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间的物理接口标准。 1、机械特性 RS-232C接口规定使用25针连接器，连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。（阳头） 2、功能特性 3、过程特性 过程特性规定了信号之间的时序关系，以便正确地接收和发送数据 。 通用同步/异步收发器USART 1、USART概述 USART是一个全双工通用同步/异步串行收发模块。 控制寄存器为所有的模块共享。 USART收发模块一般分为三大部分： 时钟发生器 数据发送器 接收器。 时钟发生器由： 同步逻辑电路 波特率发生器组成。 发送器部分由： 一个单独的写入缓冲器 一个串行移位寄存器 校验位发生器 处理不同桢结构的控制逻辑电路构成。 使用写入缓冲器，实现了连续发送多帧数据无延时的通信。 接收器是USART模块最复杂的部分，最主要的是时钟和数据接收单元。 数据接收单元用作异步数据的接收。 接收器 校验位校验器 控制逻辑 移位寄存器 两级接收缓冲器 接收器支持与发送器相同的桢结构，同时支持桢错误、数据溢出和校验错误的检测。 2、USART特性 全双工的，异步通信 分数波特率发生器系统 发送和接收共用的可编程波特率，最高达4.5Mbits/s 可编程数据字长度(8位或9位) 可配置的停止位 发送方为同步传输提供时钟 IRDA SIR 编码器解码器 智能卡模拟功能 单线半双工通信 可配置的使用DMA的多缓冲器通信 在SRAM里利用集中式DMA缓冲接收/发送字节 单独的发送器和接收器使能位 3、USART功能 接口通过三个引脚与其他设备连接在一起。任何USART双向通信至少需要两个脚： 接收数据输入(RX) ：接收数据串行输。 通过过采样技术来区别数据和噪音，从而恢复数据。 发送数据输出(TX)：发送数据输出。 当发送器被禁止时，输出引脚恢复到它的I/O端口配置。 当发送器被激活，并且不发送数据时，TX引脚处于高电平。 在单线和智能卡模式里，此I/O口被同时用于数据的发送和接收。 字符定义 字长可以通过编程USART_CR1寄存器中的M位，选择成8或9位。 在起始位期间，TX脚处于低电平，在停止位期间处于高电平。 空闲符号被视为完全由’1’组成的一个完整的数据帧，后面跟着包含了数据的下一帧的开始位。 断开符号 被视为在一个帧