串列传输简称UART.PPT

CH18. 介面設計 介面 (Interface) 是什麼？ 介面指的是由軟體、硬體或是兩者共同組成的系統，讓兩個或多個不同的元件，可以互相傳遞資料。舉例來說，電腦與印表機之間的連結，印表機製造商及軟體商都是要根據印表機標準協定的輸入訊號規格，來製作一個適當的硬體，讓印表機能夠連接電腦，軟體商必須提供適當的軟體與驅動程式，將使用者的指令轉換成為印表機硬體設備能夠瞭解的電氣訊號。 電腦周邊產品，我們會碰到介面的問題，如：USB、SATA、SCSI、RS-232、PS/2、Ethernet、Centronics…等 。 電子儀器設備方面的介面也很複雜，如：GPIB、IEEE-488、RS-232、RS-422、RS-485...等。 串列傳輸（簡稱UART） 串列傳輸為CPU與周邊裝置或CPU與CPU間的資料傳輸方法之一，最簡單的串列傳輸只需兩條傳輸線，使用時的方式每次傳輸一個位元的資料，所以具有傳輸線少的優點，並且容易防止雜訊干擾，適合較遠距離的資料傳輸。 串列傳輸（簡稱UART） 串列傳輸在傳送一個位元組時，必須以位元的方式來傳遞，至少需要傳送8次以上，而UART的串列傳輸方式是在傳送8個位元資料之前加上1個起始位元，並在傳送8個位元資料之後加上1個停止位元，停止位元最多可設定到2個位元，於是原先傳送1個位元組要傳送8次就增為10次。以下是UART串列傳輸的示意圖，傳輸時間順序由左至右： RS-232以線路上的電壓水平作為判別訊號的依據，當電壓於 -3 ~ -25v時代表為 “1”， +3 ~ +25v 代表為 “0” ，而兩端連線時則保持 “1” 的狀態（閒置），此種方式稱為雙極電氣信號準位(bipolar electrical signal levels) USB (Universal Serial Bus) 有以下的優點： 1. 統一各種電腦周邊裝置的連接頭。 2. 即插即用(Plug-and-Play)，並能自動偵測與配置系統的資源。 3. 具有「熱插拔」(Hot Attach Detach)的特性。 4. USB規格1.1中，傳送速度可達到12Mbps，2.0中最快可達到480Mbps。 5. 因為USB界面使用7-bit的定址欄位，所以最多可以連接127個周邊裝置。 訊號傳遞時，USB 資料首先經過NRZI(Non-Return to Zero ,Invert)編碼，然後以差分資料傳訊法(differential signaling)經由USB 纜線傳送。 USB採用NRZI(Non Return to Zero Invert，不歸零就反向)的編碼方式，就不需要同步的時脈訊號也能產生同步的資料存取。其編碼規則是：當資料位元為 1 時不轉換，為 0 時再做轉換。 巨量型(bulk)傳輸 巨量型傳輸是用來傳輸大量的資料之用。由於大量的資料必須準確的傳送，但卻無傳輸速度上的限制，是因為傳送資料時，必須先等待等時型、中斷等傳輸傳完後再傳送，要是整個匯流排是閒置的話，巨量傳輸就會非常的快速。 若因某些錯誤而發生傳送失敗的話，就再傳送一次。而應用這類型的裝置有：印表機、掃瞄器等；而目前市面上使用的USB隨身碟、硬碟等，也都屬於應用此傳輸。 等時型(isochronous)傳輸 此傳輸類型可以是單向或是雙向的傳輸；由於要維持一定的傳輸速度，因此要犧牲些可容許的錯誤發生。一開始與PC主機協定好固定頻寬，以確保發送端與接收端的速度能符合。就算發生了錯誤，也不需再重新傳送；此類的裝置具有時間-臨界的特性，適用在音頻或影像，如：USB麥克風、USB CCD等，也因為此種傳輸可以確保撥放的頻率不會被影響。 中斷型(interrupt) 傳輸 最早的等時型傳輸是用於人工裝置群組，且僅能從裝置輸入到PC主機，做輸入的傳送模式(在USB 1.1版規格書中，已改為雙向傳輸，增加輸出模式)。由於USB不支援硬體中斷，所以必須靠PC主機以週期性加以輪詢，以便知道是否有裝置需傳送資料給PC。因此中斷型傳輸只是一種＂輪詢＂的過程，因為在因為錯誤而發生傳送失敗的話，可以在下一次輪詢的期間再重新傳送一次。而這類的傳輸裝置有：滑鼠、鍵盤、搖桿等，而此類低速的裝置統稱為人工界面裝置(HID)。 控制型(control) 傳輸 USB傳輸中最重要的傳輸，用來提供介於主機與裝置之間的配置、命令或狀態的通訊協定，因此為雙向傳輸。其傳送型態有三種： (1). 設定狀態(Setup stage):傳送信號至裝置,對裝置提出要求,包含了8-bytes的設定封包。 (2). 資料階段(Data stage):主機傳送資料或是回應主機的要求，回送資料。 (3). 狀態階段(Status stage):對資料作確認的動作，由此得知資料正確的交易。 人