今天分享 USART 設(shè)計前的基礎(chǔ)知識

我們先來了解一下有關(guān)通信的基本概念：

通信：兩個設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時，稱這個過程為兩個設(shè)備間的通信

并行通信：設(shè)備之間的數(shù)據(jù)是以一位一位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行傳輸?shù)模⑿型ㄐ诺姆?式就是傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)同時從主機(jī)發(fā)送，然后同時到達(dá)從機(jī)，其優(yōu)點就是傳輸速 度快、效率高，但當(dāng)需要傳輸很多位數(shù)據(jù)時，就需要很多根數(shù)據(jù)線，造成成本偏 高，還有就是其傳輸距離不遠(yuǎn)

早期的打印機(jī)就使用并口來傳輸數(shù)據(jù)。下圖為并口數(shù)據(jù)線：

串行通信：兩設(shè)備之間的數(shù)據(jù)是一位一位的從主機(jī)發(fā)送，然后一位一位的到達(dá)從 機(jī)，數(shù)據(jù)傳送可在一根線上進(jìn)行傳輸，其傳輸速度相對并行通信較慢，但其優(yōu)點 是成本低，可以遠(yuǎn)距離傳輸。下圖為 9 針串口數(shù)據(jù)線

串行通信的分類：當(dāng)在串行通信方式下，發(fā)送數(shù)據(jù)是在時鐘的控制下進(jìn)行的，當(dāng) 主機(jī)和從機(jī)都用同一時鐘(時鐘的相位和幅值均相同)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，稱這種 方式為同步串行通信。當(dāng)主機(jī)和從機(jī)不使用同一時鐘來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，稱這種 方式為異步串行通信方式

主機(jī)：兩個設(shè)備進(jìn)行通信時，對另一個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備稱為主機(jī)

從機(jī)：兩個設(shè)備進(jìn)行通信時，接收數(shù)據(jù)的設(shè)備稱為從機(jī)

我們已經(jīng)知道并行通信方式雖然傳輸速度快，但傳輸數(shù)據(jù)位數(shù)多時，其所需要的 數(shù)據(jù)線就很多，成本偏高，傳輸距離遠(yuǎn)，然而串行通信因其成本低，需要數(shù)據(jù)線 少，傳輸距離遠(yuǎn)，而且隨著技術(shù)的發(fā)展串行通信的數(shù)據(jù)傳輸速度也變得很快了， 有些甚至比并行通信傳輸速度更快了，所以基于這些優(yōu)點，串行通信的方式被廣 泛的使用。下面我們重點介紹串行通信

串行通信

串行通信因其優(yōu)勢突出，被廣泛運用，因此產(chǎn)生了一些串行通信的接口標(biāo)準(zhǔn)，如 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)、RS-485 標(biāo)準(zhǔn)、RS-422 標(biāo)準(zhǔn)等，各個標(biāo)準(zhǔn)在使用過程中又衍生出了 一些子標(biāo)準(zhǔn)，如 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)下又有 RS-232C 類型等，因其各個標(biāo)準(zhǔn)特點不同， 所以使用場合也就不同了，但相對于其他標(biāo)準(zhǔn)，RS-232 使用較廣泛(如大家的臺 式電腦主機(jī)后都有一個 RS-232 接口)，所以下面我們就以 RS-232 為例給大家進(jìn) 行介紹

RS-232 是串行通信的一種標(biāo)準(zhǔn)，在 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)中主要規(guī)定了其通信接口、信號 的電平標(biāo)準(zhǔn)、信號的用途。下圖描述了基于 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)的兩設(shè)備之間的通信原 理圖：

從上圖我們可以了解兩個串口設(shè)備 1 和設(shè)備 2 之間使用 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信的 原理，因為控制器 1/2 使用 TTL 電平標(biāo)準(zhǔn)(正邏輯標(biāo)準(zhǔn)，邏輯“0”為 0V，邏輯 “1”為 5V)，但 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)使用的是電平標(biāo)準(zhǔn)是負(fù)邏輯標(biāo)準(zhǔn)(邏輯“0”為+3 至+15V，邏輯“1”為-3 至-15V)，所以當(dāng)使用 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)對這兩個串行設(shè)備進(jìn) 行數(shù)據(jù)傳輸時，就需要在 RS-232 接口與控制器之間接一個電平轉(zhuǎn)換芯片，兩設(shè) 備之間通過 RS-232 接口線連接(有 25 針或 9 針接口)，這樣才能確保兩設(shè)備正常 通信。下面我們分別介紹一下 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)的接口標(biāo)準(zhǔn)和電平標(biāo)準(zhǔn)

1. 接口標(biāo)準(zhǔn)

RS-232 標(biāo)準(zhǔn)有兩種接口定義，一種為 DB25 接口，一種為 DB9 接口，DB25 接口現(xiàn)已很少使用，大多數(shù)都使用 DB9 接口，下面我們對這兩種接口進(jìn)行介紹：

DB25 接口

接口的各個引腳含義如上圖所示，其中第2腳和第3腳分別為數(shù)據(jù)發(fā)送和接收腳， 第 7 腳為信號地，其他腳為一些狀態(tài)標(biāo)志引腳，在使用時，將接口線對應(yīng)接在兩 個設(shè)備上，即可正常通信

DB9 接口

從上圖可以看出，DB9 接口對 DB25 接口進(jìn)行了簡化，同樣也能傳輸數(shù)據(jù)，且 DB9 被廣泛使用，下面我們對 DB9 的各個引腳功能進(jìn)行簡要說明

第一腳(DCD):

該引腳為接收線路信號檢測，該信號是從發(fā)送設(shè)備->接收設(shè)備，用于告知接收設(shè) 備是否收到載波信號

第二腳(RXD):

數(shù)據(jù)接收引腳，用于接收數(shù)據(jù)

第三腳(TXD):

數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，用于發(fā)送數(shù)據(jù)

第四腳(DTR):

數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒引腳，用于告知接收設(shè)備，發(fā)送設(shè)備是否準(zhǔn)備就緒

第五腳(SG):

信號地，用于給兩個設(shè)備共地，因為兩個設(shè)備之間地電位可能不一致，不一致就 會影響數(shù)據(jù)收發(fā)的電平信號，所以必須給兩設(shè)備進(jìn)行共地，保證數(shù)據(jù)的正確傳輸

第六腳(DSR):

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳，該信號用于接收設(shè)備告知發(fā)送設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送準(zhǔn)備就緒，隨時可 以發(fā)送數(shù)據(jù)

第七腳(RTS):

請求發(fā)送引腳，該信號用于發(fā)送設(shè)備請求向接收設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)

第八腳(CTS):

清除發(fā)送引腳，該信號用于接收設(shè)備告知發(fā)送設(shè)備是否可以發(fā)送數(shù)據(jù)

第九腳(RT):

振鈴提示，表示接收端與線路已經(jīng)接通

在兩個設(shè)備通信時，發(fā)送設(shè)備的 TXD 應(yīng)該接接收設(shè)備的 RXD，發(fā)送設(shè)備的 RXD 應(yīng) 該接接收設(shè)備的 TXD，SG 接 SG，在現(xiàn)在的串口通信中，一般就使用這三根線來 傳輸數(shù)據(jù)信號，具體接線圖如下所示：

按上圖對應(yīng)接線正確，兩設(shè)備就可正常通信

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