UART設(shè)計(jì)說明

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1、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心文件名稱：UART設(shè)計(jì)說明實(shí)驗(yàn)單位：悅供貨單位：悅編寫：悅校對(duì)：鋼審核：士批準(zhǔn)：鋼目錄UART設(shè)計(jì)說明2016年6月14日目錄UART設(shè)計(jì)說明目錄目錄1.串行通信概念51.1串行通信分類51.2串行通信方式52.UART異步串口通信原理62.1波特率62.2通信協(xié)議62.3UART串口結(jié)構(gòu)圖82.4Windows串口配置界面92.4串口通信標(biāo)準(zhǔn)92.4.1RS-232C標(biāo)準(zhǔn)92.4.2RS-422、RS-423和RS-429標(biāo)準(zhǔn)113.UART異步串行口收發(fā)模塊設(shè)計(jì)113.1UART傳輸時(shí)序123.2全局復(fù)位模塊133.3UART分頻器133.4UART接收模塊14

2、3.5UART發(fā)送模塊163.6UART頂層框圖183.7UART激勵(lì)文件19UART設(shè)計(jì)說明UART設(shè)計(jì)說明UART設(shè)計(jì)說明1.串行通信概念1.1串行通信分類串口通信是目前比較重要的一種通信方式，主要是用于計(jì)算機(jī)和外部的通信。數(shù)據(jù)通信的基本方式可分為并行通信與串行通信兩種：?并行通信：是指利用多條數(shù)據(jù)傳輸線將一個(gè)資料的各位同時(shí)傳送。它的特點(diǎn)是傳輸速度快，適用于短距離通信，要求通訊速率較高的應(yīng)用場(chǎng)合。?串行通信：是指利用一條傳輸線將資料一位位地順序傳送。它的特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，利用簡(jiǎn)單的線纜就可實(shí)現(xiàn)通信，降低成本，適用于遠(yuǎn)距離通信，傳輸速度慢的應(yīng)用場(chǎng)合。發(fā)送方在發(fā)送前要將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成串行數(shù)據(jù)

3、，接收方接收后要完成串行數(shù)據(jù)到并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。n異步串行通信：在通信的數(shù)據(jù)流中，字符間異步，字符內(nèi)部各位間同步。異步通信方式的“異步”主要體現(xiàn)在字符與字符之間通信沒有嚴(yán)格的定時(shí)要求。然而，一旦傳送開始，收/發(fā)雙方則以預(yù)先約定的傳輸速率，在時(shí)鐘的作用下，傳送這個(gè)字符中的每一位。n同步串行通信：數(shù)據(jù)流中的字符與字符之間和字符內(nèi)部的位與位之間都同步。同步串行通信是以數(shù)據(jù)塊（字符塊）為信息單位傳送，而每幀信息包括成百上千個(gè)字符，因此傳送一旦開始，要求每幀信息內(nèi)部的每一位都要同步。UART設(shè)計(jì)說明1.2串行通信方式1.UART異步串口通信原理2.1波特率波特率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，以位/

4、秒（bit/s）表示，也稱為數(shù)據(jù)位率。它是衡量串行通信速率的重要指標(biāo)。每一個(gè)數(shù)據(jù)位的寬度等于傳送波特率的倒數(shù)。微機(jī)異步串行通信中，常用的波特率為110，150，300，600，1200，2400，4800，9600，19200，38400，115200等。收/發(fā)時(shí)鐘：直接決定了通信線路上數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，?duì)于收/發(fā)雙方之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐接惺种匾淖饔谩?.2通信協(xié)議串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)。對(duì)于兩個(gè)進(jìn)行通行的端口，這些參數(shù)必須匹配：a，波特率：這是一個(gè)衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的bit的個(gè)數(shù)。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個(gè)bit。當(dāng)我們提到時(shí)鐘周

5、期時(shí)，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要4800波特率，那么時(shí)鐘是4800Hz。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為4800Hz。通常電話線的波特率為14400，28800和36600。波特率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些值，但是波特率和距離成反比。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是GPIB設(shè)備的通信。UART設(shè)計(jì)說明b，數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實(shí)際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)信息包，實(shí)際的數(shù)據(jù)不會(huì)是8位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是5、7和8位。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。比如，標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是0～127（7位）。擴(kuò)展的ASCII碼是0～255（8位）。如果數(shù)據(jù)使用簡(jiǎn)單的文本（標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼

6、），那么每個(gè)數(shù)據(jù)包使用7位數(shù)據(jù)。每個(gè)包是指一個(gè)字節(jié)，包括開始/停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位。由于實(shí)際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語“包”指任何通信的情況。c，停止位：用于表示單個(gè)包的最后一位。典型的值為1，1.5和2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。d，奇偶校驗(yàn)位：在串口通信中一種簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)方式。有四種檢錯(cuò)方式：偶、奇、高和低。當(dāng)然沒有校驗(yàn)位也是可以的。對(duì)于偶和奇校驗(yàn)的情況，串

7、口會(huì)設(shè)置校驗(yàn)位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個(gè)值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個(gè)或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù)據(jù)是011，那么對(duì)于偶校驗(yàn)，校驗(yàn)位為0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個(gè)。如果是奇校驗(yàn)，校驗(yàn)位位1，這樣就有3個(gè)邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單置位邏輯高或者邏輯低校驗(yàn)。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個(gè)位的狀態(tài)，有機(jī)會(huì)判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步通信協(xié)議：是指通信雙方約定的一些規(guī)則。在使用異