《串行输入输出接口》课件.pptVIP

*******************串行输入输出接口串行输入输出接口是计算机系统常见的数据传输方式。它通过两条线路进行单向数据传输,为硬件设备间提供可靠的数据交换。本节将深入介绍串行接口的特点和应用场景。课程目标和大纲学习目标掌握串行输入输出接口的基础知识,了解各种常见的串行通信标准及其特点。课程大纲包括串行通信基础、同步和异步通信、常见串行标准、RS-232/RS-422/RS-485、I2C、SPI、CAN总线等内容。实践训练通过编程实践,学习如何使用串行接口进行数据收发和信号控制。串行通信基础通信设备串行通信的主要设备包括主机、从机以及串行通信接口卡等。它们通过特定的线缆连接形成通信链路。通信协议串行通信采用预先商定的一系列规则和格式,确保数据能正确传输和接收,如同步、异步等。数据流向串行通信的数据可以单向传输,也可以双向传输,根据通信需求选择合适的数据流方式。同步和异步通信同步通信要求发送方和接收方时钟频率一致,通过时钟信号来准确识别数据的起始和结束。异步通信发送方和接收方的时钟独立运行,通过开始位和停止位来标记数据传输,不需时钟同步。时序特性同步通信时间关系严格,延迟和抖动较小;异步通信时间关系松散,延迟和抖动较大。握手机制同步通信无需握手,异步通信需要通过握手信号来确认数据传输。常见串行通信标准RS-232历史最悠久的串行通信标准，广泛应用于计算机外设和小型设备之间的数据交换。RS-422/485支持双线差分传输，提高抗干扰能力和传输距离。常用于工业控制、测量等领域。I2C总线由飞利浦公司开发的简单双线串行总线，用于芯片之间的低速数据交换。应用广泛。SPI总线全双工同步串行总线，用于芯片间的高速数据传输。在嵌入式系统中广泛使用。RS-232接口RS-232是一种常见的串行通信接口标准,主要用于连接计算机与外围设备。它采用异步传输,利用单根信号线进行全双工通信。RS-232接口具有简单、便捷等优点,广泛应用于工控系统、测量仪器等领域。通过了解其引脚定义、电气特性及通信模式,可以实现RS-232设备之间的有效连接和数据交换。RS-232引脚定义和电气特性RS-232引脚定义RS-232标准定义了25个引脚,其中最常用的有9个引脚。这些引脚用于传输数据、握手信号和电源。主要引脚包括:TXD(传输数据)、RXD(接收数据)、RTS(请求发送)、CTS(清除发送)、DCD(载波检测)、DTR(数据终端就绪)和DSR(数据设备就绪)等。RS-232电气特性RS-232使用负极性逻辑电平,即逻辑1为-3V至-15V之间,逻辑0为+3V至+15V之间。传输距离最长可达15米,传输速率最高可达20kbps。通过使用调制解调器,可以实现远距离传输。RS-232通信模式1点对点单台设备与单台设备之间的直接连接2广播单台设备向多台设备同步发送数据3半双工通信设备轮流发送和接收数据4全双工通信设备可以同时发送和接收数据RS-232串行通信支持多种工作模式,包括点对点、广播、半双工和全双工。点对点模式是最基础的,单台设备与单台设备之间进行直接通信。广播模式则允许一台设备同时向多台设备发送数据。半双工和全双工模式则定义了数据传输的方向,前者是轮流发送和接收,后者则可以同时进行。RS-232数据帧格式起始位数据位校验位停止位指示通信开始的标志位8位数据检验数据是否正确的位指示通信结束的标志位RS-232数据帧包含四个部分:起始位、数据位、校验位和停止位。起始位和停止位用于界定数据帧的范围,数据位携带实际的通信数据,校验位用于检测数据是否传输正确。这种帧格式确保了RS-232串行通信的可靠性和完整性。RS-232握手信号1RTS/CTS信号请求发送(RTS)和清除发送(CTS)信号用于控制数据发送流。当设备准备好接收数据时,它会设置CTS信号。2DTR/DSR信号数据终端就绪(DTR)和数据设备就绪(DSR)信号用于指示设备是否已准备好开始通信。3DCD信号数据载波检测(DCD)信号用于确认已建立通信连接。当数据载波存在时,DCD信号被激活。RS-232电缆连接识别接口引脚首先确认RS-232接口上的各个引脚定义,如TXD、RXD、GND等。选择合适的电缆根据设备接口类型,选择带有相应公头或母头的串行数据线。进行交叉连接通常需要将发送端(TXD)与接收端(RXD)相互连接,并连接接地线(GND)。配置硬件握手信号如果需要进行硬件流控,还需要连接RTS/CTS或DTR/DSR引脚。RS-232编程实践1初始化串口通过编程设置串口参数,