《串口工作方式》课件.pptVIP

**********************串口工作方式探讨串行通信技术的工作原理和特点,了解如何通过串口进行高效的数据传输。什么是串口串行通信接口串口是一种用于计算机和外围设备之间进行数据通信的串行通信接口。它以一位一位的方式传输数据，相比并行接口传输效率较低，但布线更简单。广泛应用领域串口被广泛应用于工业控制、测量仪表、手机、计算机外围设备等领域。它是最常见的异步通信方式之一。通用且灵活不同设备都支持串口标准，使用简单、应用范围广。串口的通信速率、数据格式等参数也可以灵活配置。串口的工作原理数据传输串口通过一对导线进行数字信号的单向或双向传输。发送端将数据转换为0和1的电平信号，接收端解码接收到的信号。时序控制串口通信需要双方严格按照预定的时序进行数据交换。发送端和接收端必须保持数据传输时钟的同步。缓存机制串口通常包含一个缓存区，用于暂存待发送或接收的数据。这样可以缓解瞬时的数据传输压力。串口的物理层串口硬件接口串行通信的物理层定义了数据在电缆上的传输方式,包括使用的芯片、接口电路和连接器等。常见的串口接口标准有RS-232、RS-422和RS-485。信号传输串口通信通过两根信号线进行双向数据传输,一根用于发送数据(TXD),另一根用于接收数据(RXD)。同时还有控制线路,如RTS、CTS、DTR、DSR等。引脚分布串口连接器通常有9针或25针两种。引脚分布包括数据线、控制线和地线等,不同的应用场景需要使用不同的引脚。数据传输方式串行传输数据以一位一位的方式,按顺序通过单根信号线传输,适合短距离、低速率的通信。并行传输数据以多位（每次8位或更多）的方式,同时通过多根信号线传输,适合长距离、高速率的通信。同步和异步同步通信需要单独的时钟信号线,异步通信没有单独的时钟,由起始位和停止位来确定时序。同步和异步通信同步通信同步通信是指发送方和接收方的时钟信号完全同步。数据信号的传输与时钟信号严格同步，每个数据位都有专门的时间槽。这样可以确保数据的完整性和准确性。异步通信异步通信是指发送方和接收方没有共享时钟信号，而是利用起始位和停止位来标识数据帧的开始和结束。这种方式更加灵活,但需要双方事先协商好通信参数。数据帧格式数据帧结构数据帧通常由开始位、数据位、校验位和停止位等部分组成，用于确保数据传输的完整性和准确性。开始位开始位标志着数据传输的开始，通常为低电平的一个脉冲信号。数据位数据位表示实际传输的数据信息，通常包括5-8个二进制位。校验位校验位用于检测数据传输过程中是否出现误差，常见的有奇偶校验等方式。波特率和数据速率串口通信的速度由波特率和数据速率共同决定。波特率是指每秒传输的二进制码元数量，即单位时间内信号的变化次数。数据速率则是实际传输有效数据的速度。二者有一定的对应关系，但并非完全等同。通常根据实际应用需求选择合适的波特率和数据速率。高波特率可提高通信速度,但会增加系统资源消耗。低波特率可降低系统开销,但会限制传输速度。因此需要权衡具体应用场景选择最优参数。停止位和校验位1停止位停止位用于标记数据帧的结尾,常见有1位、1.5位和2位停止位。2校验位校验位用于检查数据帧的完整性,常见有奇校验、偶校验和无校验。3停止位和校验位的选择根据具体应用场景选择合适的停止位和校验位,以确保数据传输的可靠性。流控制流控制概念流控制是一种在通信过程中控制数据传输速率的机制，确保接收端能够及时接收并处理数据，避免数据丢失或溢出。硬件流控制通过RTS/CTS或DSR/DTR信号线来控制数据的传输速率，适用于高速传输场合。软件流控制通过发送Xon/Xoff控制字符来控制数据传输，适用于低速传输或没有硬件流控制的场合。串口通信模式点对点模式两个设备直接进行数据交换的最简单的串口通信模式。多点接入模式多个设备共享同一总线线路进行串行通信的模式。主从模式一个主控设备管理多个从属设备进行串行通信。广播模式主设备向所有从设备同时发送数据的通信模式。全双工和半双工全双工通信全双工通信指数据能够同时在两个方向上传输,即设备可以同时收发数据。这种方式允许设备之间的双向信息交流,提高了通信效率。典型的全双工通信设备包括电话机、计算机网卡等。半双工通信半双工通信指数据只能在一个方向上传输,设备需要轮流发送和接收数据。这种通信方式成本较低,但数据传输效率不如全双工。常见于对时延要求不高的通信设备,如对讲机、一些简单的串口通信设备。串口设备连接串口设备通常通过RS-232、RS-422或RS-485等标准接口进行连接。设备之间通过跨接线缆连接Tx和Rx引脚实现双向数据