RS232串口作业要点.docx

RS232串口作业要点.docx

《RS232串口作业要点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《RS232串口作业要点.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

RS232串口作业要点

RS232串口通信

一、RS232总线是什么？

个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会（ElectronicIndustriesAssociation，EIA）所制定的异步传输标准接口。

通常RS-232接口以9个引脚（DB-9）或是25个引脚（DB-25）的型态出现，一般个人计算机上会有两组RS-232接口，分别称为COM1和COM2。

RS-232-C是美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一种串行物理接口标准。

RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。

RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。

在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。

RS-232-C标准规定的数据传输速率为50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400波特。

RS-232-C标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。

传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。

rs232（9针）接口

电气特性

EIA-RS-232C对电气特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。

在TxD和RxD上：

逻辑1（MARK）=-3V～-15V

逻辑0（SPACE）=+3～+15V

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：

信号有效（接通，ON状态，正电压）=+3V～+15V

信号无效（断开，OFF状态，负电压）=-3V～-15V

以上规定说明了RS-232C标准对逻辑电平的定义。

对于数据（信息码）：

逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；对于控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态（OFF）即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3～+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在±（3～15）V之间。

EIARS-232C与TTL转换：

EIARS-232C是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。

因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIARS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。

实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。

目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换，而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换。

MAX232芯片可完成TTL←→EIA双向电平转换。

缺点：

（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps；因此在CPLD开发板中，综合程序波特率只能采用19200，也是这个原因。

（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

（4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在15米左右。

2、通信的分类：

通信的含义是什么？

通信，指人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递，从广义上指需要信息的双方或多方在不违背各自意愿的情况下无论采用何种方法，使用何种媒质，将信息从某方准确安全传送到另方。

1．按传输媒质分类

有线通信：

是指传输媒质为导线、电缆、光缆、波导、纳米材料等形式的通信，其特点是媒质能看得见，摸得着（明线通信、电缆通信、光缆通信、光纤光缆通信）

无线通信：

是指传输媒质看不见、摸不着（如电磁波）的一种通信形式

（微波通信、短波通信、移动通信、卫星通信、散射通信）

2．按信道中传输的信号分类

模拟信号：

凡信号的某一参量（如连续波的振幅、频率、相位，脉冲波的振幅、宽度、位置等）可以取无限多个数值，且直接与消息相对应的，模拟信号有时也称连续信号。

这个连续是指信号的某一参量可以连续变化。

数字信号：

凡信号的某一参量只能取有限个数值，并且常常不直接与消息相对应的，也称离散信号。

3．按工作频段分类

长波通信。

中波通信。

短波通信。

微波通信。

4．按调制方式分类

基带传输：

是指信号没有经过调制而直接送到信道中去传输

的通信方式

频带传输：

是指信号经过调制后再送到信道中传输，接收端

有相应解调措施的通信方式

5．按按通信双方的分工及数据传输方向分类

对于点对点之间的通信，按消息传送的方向，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。

所谓单工通信，是指消息只能单方向进行传输的一种通信工作方式。

单工通信的例子很多，如广播、遥控、无线寻呼等。

这里，信号（消息）只从广播发射台、遥控器和无线寻呼中心分别传到收音机、遥控对象和BP机上。

所谓半双工通信方式，是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。

对讲机、收发报机等都是这种通信方式。

所谓全双工通信，是指通信双方可同时进行双向传输消息的工作方式。

在这种方式下，双方都可同时进行收发消息。

很明显，全双工通信的信道必须是双向信道。

生活中全双工通信的例子非常多，如普通电话、手机等。

6:

、串行传输与并行传输

串行传输：

串行传输是指数据的二进制代码在一条物理信道上以位为单位按时间顺序逐位传输的方式。

串行传输时，发送端逐位发送，接收端逐位接受，同时，还要对所接受的字符进行确认，所以收发双方要采取同步措施。

串行传输相对并行传输而言，传输速度慢，但只需一条物理信道，线路投资小，易于实现，特别适合远距离传输。

串行传输是目前数据传输的主要方式。

数据的传输在一条信号线路上按位进行的传输方式。

并行传输：

并行传输是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输.一个编了码的字符通常是由若干位二进制数表示,如用ASCII码编码的符号是由8位二进制数表示的,则并行传输ASCII编码符号就需要8个传输信道,使表示一个符号的所有数据位能同时沿着各自的信道并排的传输.并行传输时，一次可以传一个字符，收发双方不存在同步的问题。

而且速度快、控制方式简单。

但是，并行传输需要多个物理通道。

所以并行传输只适合于短距离、要求传输速度快的场合使用。

三、串行通信的有关问题：

同步通信

同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。

这里的信息帧与异步通信中的字符帧不同，通常含有若干个数据字符。

它们均由同步字符、数据字符和校验字符（CRC）组成。

其中同步字符位于帧开头，用于确认数据字符的开始。

数据字符在同步字符之后，个数没有限制，由所需传输的数据块长度来决定；校验字符有1到2个，用于接收端对接收到的字符序列进行正确性的校验。

同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步。

异步通信

异步通信中，在异步通信中有两个比较重要的指标：

字符帧格式和波特率。

数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。

字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。

发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。

接收端检测到传输线上发送过来的低电平逻辑"0"（即字符帧起始位）时，确定发送端已开始发送数据，每当接收端收到字符帧中的停止位时，就知道一帧字符已经发送完毕。

数据传输率

数据传输率是指单位时间内传输的信息量，可用比特率和波特率来表示。

⑴比特率：

比特率是指每秒传输的二进制位数，用bps（bit/s）表示。

⑵波特率：

波特率是指每秒传输的符号数，若每个符号所含的信息量为1比特，则波特率等于比特率。

在计算机中，一个符号的含义为高低电平，它们分别代表逻辑“1”和逻辑“0”，所以每个符号所含的信息量刚好为1比特，因此在计算机通信中，常将比特率称为波特率，即：

1波特（B）=1比特（bit）=1位/秒（1bps）例如:

电传打字机最快传输率为每秒10个字符/秒，每个字符包含11个二进制位,则数据传输率为:

11位/字符×10个字符/秒=110位/秒=110波特（Baud）计算机中常用的波特率是：

110、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、28800、33600，目前最高可达56Kbps.

⑶位时间Td

位时间是指传送一个二进制位所需时间，用Td表示。

Td=1/波特率=1/B

例如：

B=110波特/秒，则Td=1/110≈0.0091ms

发送时钟和接收时钟

在串行通信中，二进制数据以数字信号的信号形式出现,不论是发送还是接收，都必须有时钟信号对传送的数据进行定位。

在TTL标准表示的二进制数中，传输线上高电平表示二进制1，低电平表示二进制0，且每一位持续时间是固定的，由发送时钟和接收时钟的频率决定。

⑴发送时钟

发送数据时，先将要发送的数据送入移位寄存器，然后在发送时钟的控制下，将该并行数据逐位移位输出。

通常是在发送时钟的下降沿将移位寄存器中的数据串行输出，每个数据位的时间间隔由发送时钟的周期来划分。

⑵接收时钟

在接收串行数据时，接收时钟的上升沿对接收数据采样，进行数据位检测，并将其移入接收器的移位寄存器中，最后组成并行数据输出。

⑶波特率因子

接收时钟和发送时钟与波特率有如下关系：

F=n×B这里F是发送时钟或接收时钟的频率;B是数据传输的波特率；n称为波特率因子。

设发送或接收时钟的周期为Tc，频率为F的位传输时间为Td，则：

Tc=1/F,Td=1/B得到：

Tc=Td/n在实际串行通信中，波特率因子可以设定。

在异步传送时，n=1，16，64，实际常采用n=16，即发送或接收时钟的频率要比数据传送的波特率高n倍。

在同步通信时，波特率因子n必须等于1。

4、异步通信协议：

1、串行异步通信时的数据格式

异步方式通信ASYNC（AsynchronousDataCommunication）,又称起止式异步通信，是计算机通信中最常用的数据信息传输方式。

它是以字符为单位进行传输的，字符之间没有固定的时间间隔要求，而每个字符中的各位则以固定的时间传送。

收、发双方取得同步的方法是采用在字符格式中设置起始位和停止位。

在一个有效字符正式发送前，发送器先发送一个起始位，然后发送有效字符位，在字符结束时再发送一个停止位，起始位至停止位构成一帧。

串行异步传输时的数据格式：

⑴起始位：

起始位必须是持续一个比特时间的逻辑“0”电平，标志传送一个字符的开始。

⑵数据位：

数据位为5-8位，它紧跟在起始位之后，是被传送字符的有效数据位。

传送时先传送字符的低位，后传送字符的高位。

数据位究竟是几位，可由硬件或软件来设定。

⑶奇偶位：

奇偶校验位仅占一位，用于进行奇校验或偶校验，也可以不设奇偶位。

⑷停止位：

停止位为1位、1.5位或2位，可有软件设定。

它一定是逻辑“1”电平，标志着传送一个字符的结束。

⑸空闲位：

空闲位表示线路处于空闲状态，此时线路上为逻辑“1”电平。

空闲位可以没有，此时异步传送的效率为最高。

2、串行异步通信时的数据接收

串行异步通信时，接收方不断地检测或监视串行输入线上的电平变化，当检测到有效起始位出现时，便知道接着是有效字符位的到来，并开始接收有效字符，当检测到停止位时，就知道传输的字符结束了。

经过一段随机时间间隔之后，又进行下一个字符的传送过程。

通常