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【藍(lán)橋杯嵌入式】第六章 串口通信理論知識

撞上電子 ? 2023-10-10 09:26 ? 次閱讀
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通用異步收發(fā)傳輸器是一種串行異步收發(fā)協(xié)議,應(yīng)用十分廣泛。UART工作原理是將數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位一位一位的進(jìn)行傳輸。在UART通訊協(xié)議中信號線上的狀態(tài)位高電平代表’1’低電平代表’0’。當(dāng)然兩個(gè)設(shè)備使用UART串口通訊時(shí),必須先約定好傳輸速率和一些數(shù)據(jù)位。

第一節(jié) 硬件連接

硬件連接比較簡單,僅需要3條線,注意連接時(shí)兩個(gè)設(shè)備UART電平,如電平范圍不一致請做電平轉(zhuǎn)換后再連接,如下圖所示:

025dae20-670c-11ee-9788-92fbcf53809c.png

TX:發(fā)送數(shù)據(jù)端,要接對面設(shè)備的RX

RX:接收數(shù)據(jù)端,要接對面設(shè)備的TX

GND:保證兩設(shè)備共地,有統(tǒng)一的參考平面

第二節(jié) 軟件通信協(xié)議

UART作為異步串口通信協(xié)議的一種,工作原理是將數(shù)據(jù)的字節(jié)一位接一位地傳輸。協(xié)議如下:

026daeb0-670c-11ee-9788-92fbcf53809c.png


A.空閑位:

UART協(xié)議規(guī)定,當(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時(shí)信號線的狀態(tài)為‘1’即高電平。

B.起始位:

開始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)發(fā)送方要先發(fā)出一個(gè)低電平’0’來表示傳輸字符的開始。因?yàn)榭臻e位一直是高電平所以開始第一次通訊時(shí)先發(fā)送一個(gè)明顯區(qū)別于空閑狀態(tài)的信號即為低電平。

C.數(shù)據(jù)位:

起始位之后就是要傳輸?shù)臄?shù)據(jù),數(shù)據(jù)可以是5,6,7,8,9位,構(gòu)成一個(gè)字符,一般都是8位。先發(fā)送最低位最后發(fā)送最高位。

D.奇偶校驗(yàn)位:

數(shù)據(jù)位傳送完成后,要進(jìn)行奇偶校驗(yàn),校驗(yàn)位其實(shí)是調(diào)整個(gè)數(shù),串口校驗(yàn)分幾種方式:

D.1.無校驗(yàn)(no parity)

D.2.奇校驗(yàn)(odd parity):如果數(shù)據(jù)位中’1’的數(shù)目是偶數(shù),則校驗(yàn)位為’1’,如果’1’的數(shù)目是奇數(shù),校驗(yàn)位為’0’。

D.3.偶校驗(yàn)(even parity):如果數(shù)據(jù)為中’1’的數(shù)目是偶數(shù),則校驗(yàn)位為’0’,如果為奇數(shù),校驗(yàn)位為’1’。

D.4.mark parity:校驗(yàn)位始終為1。

D.5.space parity:校驗(yàn)位始終為0。

E.停止位:

數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志,可以是1位,1.5位,2位的高電平。

F.波特率:

數(shù)據(jù)傳輸速率使用波特率來表示,單位bps(bits per second),常見的波特率9600bps,115200bps等等,其他標(biāo)準(zhǔn)的波特率是1200,2400,4800,19200,38400,57600。舉個(gè)例子,如果串口波特率設(shè)置為9600bps,那么傳輸一個(gè)比特需要的時(shí)間是1/9600≈104.2us。

0271b064-670c-11ee-9788-92fbcf53809c.png

以9600 8N1(9600波特率,8個(gè)數(shù)據(jù)位,沒有校驗(yàn)位,1位停止位)為例,這是目前最常用的串口配置,現(xiàn)在我們傳輸’O’'K’兩個(gè)ASCII值,'O’的ASCII為79,對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為01001111 ,'K’對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為01001011 ,傳輸?shù)母袷綌?shù)據(jù)如下圖所示:

02908174-670c-11ee-9788-92fbcf53809c.png

串口波特率為9600,1bit傳輸時(shí)間大約為104us,傳送一個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)際是10個(gè)比特(開始位,8個(gè)數(shù)據(jù)位,停止位),一個(gè)bytes傳輸速率實(shí)際為9600*8/10=7680bps。

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