《串行接口技术》课件.pptVIP

*****************课程目标明确学习目标掌握串行通信的基本原理、常用标准和接口实现技术。掌握相关工具熟悉串行通信的硬件和软件编程方法。拓展应用领域能够将串行通信技术应用于具体的工程实践中。了解串行通信的基本概念1一对一数据传输串行通信采用一对一的连接模式,通过一条传输线依次传输数据位。这种简单的拓扑结构可靠性较高。2低成本可靠性强与并行通信相比,串行通信的接口硬件成本较低,线缆数量少,抗干扰能力更强。3适用范围广泛串行通信技术被广泛应用于计算机外围设备、工业自动化控制、移动通讯等领域。什么是串行通信顺序传输串行通信是指数据通过一条信号线逐位(bit)顺序传输的方式。相比并行通信,串行通信每次只传输一个数据位,适用于短距离传输。缓慢但经济虽然串行传输速度较慢,但只需要一根信号线和少量硬件,成本较低,适合简单的嵌入式应用。广泛应用串行通信广泛应用于计算机外围设备、工业控制、通信网络等领域,是最常见的数据传输方式之一。同步及异步串行通信可以采用同步传输(时钟信号同步)或异步传输(无时钟信号)两种方式,具有不同的特点和应用场景。串行通信的优点低成本串行通信只需要一对通信线缆,相比并行通信能大幅降低硬件成本。简单可靠串行通信协议和硬件实现相对简单,可靠性较高,适用于工业环境。远距离传输串行通信可以在长距离上进行传输,无需中间放大器,广泛应用于工厂自动化和远程监控等领域。串行通信的应用领域工业自动化串行通信广泛应用于工厂生产线、机器人控制等领域,实现设备间的快速数据交换。医疗设备医疗仪器通过串行接口与计算机系统互连,以实现数据采集、诊断分析等功能。消费电子手机、平板电脑等日常电子产品采用串行接口与外围设备连接,如充电器、数据线等。通讯系统电话、网络交换机等通信设备广泛使用串行接口进行设备间的控制和数据传输。串行接口标准本节将介绍三种主要的串行通信标准:RS-232、RS-422和RS-485。了解这些标准的特点和应用场景有助于选择合适的串行通信方式。RS-232标准广泛应用RS-232是最常用的串行通信标准之一,广泛应用于各类计算机设备以及工业控制系统中。点对点通信RS-232采用单独的传输线和接收线,实现了简单的点对点通信模式。短距离传输RS-232标准设计用于短距离传输,一般不超过15米,适用于桌面设备间的通信。异步传输RS-232使用异步传输模式,即无需专门的时钟信号进行同步。RS-422标准RS-422接口电路RS-422接口使用差分信号传输,可以实现数据传输距离远、防干扰能力强的特点。它采用平衡双绞线来传输数据信号,并使用差分放大器来接收信号。RS-422连接示意图RS-422接口可以实现一对多的通信,一个发送端可以连接多个接收端,但只能有一个发送端。它通常用于工业自动化、楼宇控制等场合。RS-422通信速率RS-422标准支持最大传输速率10Mbps,最大线缆长度1200米,因此可以满足中长距离高速通信的需求。RS-485标准1多点总线拓扑RS-485标准支持多点总线连接,即一个主设备可与多个从设备进行通信。2全双工通信RS-485可实现全双工通信,即同时收发数据,提高了传输效率。3差分信号传输RS-485采用差分信号传输方式,可抵抗共模干扰,提高抗干扰能力。4长距离传输RS-485标准支持长达1200米的传输距离,适用于工业现场应用。串行接口的硬件实现了解串行接口的核心硬件组成,包括串行接口芯片、电平转换电路以及连接线缆和接口。这些硬件元素共同确保了串行通信的可靠性和稳定性。串行接口芯片UART芯片串行接口芯片的核心是通用异步收发器(UART)电路,它负责将并行数据转换为串行数据并进行发送和接收。UART芯片广泛应用于各种嵌入式设备中。功能特性串行接口芯片还可以提供流控制、差错检测、中断等功能,以满足不同的通信需求。高集成度的芯片还集成了电平转换电路。芯片选型市面上有多种常见的串行接口芯片,如MAX232、SN65176B等。选型时需要考虑接口标准、通信速率、功耗等指标。总线电平转换电路电压转换将不同电压标准的信号转换为可兼容的电压范围，确保信号完整性。电路设计采用专业的电平转换芯片或自制电路，实现高效可靠的信号转换。连接接口通过合适的接口连接器，将转换后的信号传输到下一级设备。接口线缆及连接器串行连接器串行通信使用各种各样的连接器,如DB-9、DB-25等,确保连接设备之间的可靠传输。这些连接器有标准引脚定义,可按需选择。串行通信线缆串行通信通常使用屏蔽双绞线或同轴电缆,可以抵抗干扰,保证信