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  • UART传输时序

    千次阅读 2015-03-17 17:34:24
    UART传输时序11-40所示。     发送数据过程:空闲状态,线路处于高电位;当收到发送数据指令后,拉低线路一个数据位的时间T,接着数据按低位到高位依次发送,数据发送完毕后,接着发送奇偶校验位和停止...

    原文地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_3e6ed8f90100mkv0.html




    UART传输时序如图11-40所示。

     
     

    发送数据过程:空闲状态,线路处于高电位;当收到发送数据指令后,拉低线路一个数据位的时间T,接着数据按低位到高位依次发送,数据发送完毕后,接着发送奇偶校验位和停止位(停止位为高电位),一帧资料发送结束。

    接收数据过程:空闲状态,线路处于高电位;当检测到线路的下降沿(线路电位由高电位变为低电位)时说明线路有数据传输,按照约定的波特率从低位到高位接收数据,数据接收完毕后,接着接收并比较奇偶校验位是否正确,如果正确则通知后续设备准备接收数据或存入缓存。

    由于UART是异步传输,没有传输同步时钟。为了能保证数据传输的正确性,UART采用16倍数据波特率的时钟进行采样。每个数据有16个时钟采样,取中间的采样值,以保证采样不会滑码或误码。一般UART一帧的数据位数为8,这样即使每个数据有一个时钟的误差,接收端也能正确地采样到数据。

    UART的接收数据时序为:当检测到数据的下降沿时,表明线路上有数据进行传输,这时计数器CNT开始计数,当计数器为24=16+8时,采样的值为第0位数据;当计数器的值为40时,采样的值为第1位数据,依此类推,进行后面6个数据的采样。如果需要进行奇偶校验,则当计数器的值为152时,采样的值即为奇偶位;当计数器的值为168时,采样的值为"1"表示停止位,一帧数据接收完成。本节章将按上面的算法进行Verilog HDL语言建模与仿真。


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  • UART传输时序-转载

    2015-09-10 22:36:02
    UART传输时序11-40所示。       发送数据过程:空闲状态,线路处于高电位;当收到发送数据指令后,拉低线路一个数据位的时间T,接着数据按低位到高位依次发送,数据发送完毕后,...

    UART传输时序如图11-40所示。

     

      
     

    发送数据过程:空闲状态,线路处于高电位;当收到发送数据指令后,拉低线路一个数据位的时间T,接着数据按低位到高位依次发送,数据发送完毕后,接着发送奇偶校验位和停止位(停止位为高电位),一帧资料发送结束。

    接收数据过程:空闲状态,线路处于高电位;当检测到线路的下降沿(线路电位由高电位变为低电位)时说明线路有数据传输,按照约定的波特率从低位到高位接收数据,数据接收完毕后,接着接收并比较奇偶校验位是否正确,如果正确则通知后续设备准备接收数据或存入缓存。

    由于UART是异步传输,没有传输同步时钟。为了能保证数据传输的正确性,UART采用16倍数据波特率的时钟进行采样。每个数据有16个时钟采样,取中间的采样值,以保证采样不会滑码或误码。一般UART一帧的数据位数为8,这样即使每个数据有一个时钟的误差,接收端也能正确地采样到数据。

    UART的接收数据时序为:当检测到数据的下降沿时,表明线路上有数据进行传输,这时计数器CNT开始计数,当计数器为24=16+8时,采样的值为第0位数据;当计数器的值为40时,采样的值为第1位数据,依此类推,进行后面6个数据的采样。如果需要进行奇偶校验,则当计数器的值为152时,采样的值即为奇偶位;当计数器的值为168时,采样的值为"1"表示停止位,一帧数据接收完成。

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  • 2.3.2 UART传输时序分析   串口传输数据都是一帧数据 11 位,参考 https://blog.csdn.net/Pieces_thinking/article/details/99234401中的串口时序。               2 33 串口时序        ...

    2.3.2 UART传输时序分析

      串口传输数据都是一帧数据 11 位,参考 https://blog.csdn.net/Pieces_thinking/article/details/99234401中的串口时序。
    在这里插入图片描述
                  图2 33 串口时序
                          表2 7 串口时序说明表
    在这里插入图片描述
      在串口的总线上“高电平”是默认的状态,当一帧数据的开始传输必须先拉低电平,这就是第 0 位的作用。第 0 位过后就是 8 个数据位,这八个数据位才是一帧数据中最有意义的东西。最后的两位是校验位和停止位,作用如同命名般一样。
      串口传输还有另一个重要参数就是“波特率”。“波特率”在宏观上理解就是串口传输的传输速度;在微观上“波特率”就是串口传输中“一个位的周期”,换句话说亦是“一个位所逗留的时间”。这个概念在后期编写程序是很重要的。
      常用的波特率有 9600 bps 和 115200 bps ( bit per second )。“9600 bps” 表示每秒可以传输 9600 位。但是经过公式计算“一个位的周期”就会暴露出来。

    一个位的周期 = 1 / bps
    = 1/ 9600
    = 0.000104166666666667
    

      从上述的公式,我们明白一个事实 9600 bps ,传输一位数据占用 0.000104166666666667s 时间。如果是一帧 11 位的数据,就需要

    0.000104166666666667 x 11 = 0.00114583333333334
    

      那么一秒钟内可以传输

    1 / 0.00114583333333334 = 872.727272727268
    872.727272727268 个帧数据。
    

      当然这只是在数字上计算出来而已,但是实际上还有许多看不见的延迟因数。
      当使用115200 bps ,

    一个位的周期 = 1 / bps
    = 1/ 115200
    = 0.000086805555555555555555555555555556
    

      传输一位数据占用 0.000086805555555555555555555555555556s 时间。如果是一帧 11 位的数据,就需要

    0.000086805555555555556 x 11 = 0.00095486111111111111111111
    

      那么一秒钟内可以传输

    1 / 0.00095486111111111111111111 = 1047.2727272727272727272739459174
    1047.2727272727272727272 个帧数据。
    

      如果用 50Mhz 的时钟频率去量化的话:

    ( 1/115200 ) / (1/50E+6) = 8.68E-6 / 20E-9
    = 434
    

    在这里插入图片描述

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  • uart接口的时序分析

    2020-04-17 02:05:56
    数据传送速率用波特率来表示, 指单位时间内... 传输时序如下    在UART中,信号线上共有两种状态, 分别用逻辑1(高电平)和逻辑0(低电平)来区分  在空闲时, 数据线应该保持在逻辑高电平状态  其中...

    数据传送速率用波特率来表示, 指单位时间内载波参数变化的次数, 或每秒钟传送的二进制位数

      如每秒钟传送240个字符, 而每个字符包含10位(1个起始位, 1个停止位, 8个数据位), 这时的波特率为2400Bd

      传输时序如下图

      uart接口的时序分析

      在UART中,信号线上共有两种状态, 分别用逻辑1(高电平)和逻辑0(低电平)来区分

      在空闲时, 数据线应该保持在逻辑高电平状态

      其中各位的意义如下

      起始位(Start Bit): 先发出一个逻辑0信号, 表示传输字符的开始

      数据位(Data Bits): 可以是5~8位逻辑0或1. 如ASCII码(7位), 扩展BCD码(8位)小端传输

      校验位(Parity Bit): 数据位加上这一位后, 使得1的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)

      停止位(Stop Bit): 它是一个字符数据的结束标志。 可以是1位、1.5位、2位的高电平

      空闲位: 处于逻辑1状态, 表示当前线路上没有资料传送

      uart接口的时序分析

      1、串行数据的格式

      异步串行数据的一般格式是:起始位+数据位+停止位,其中起始位1 位,数据位可以是5、6、7、8位,停止位可以是1、1.5、2位。

      起始位是一个值为0的位,所以对于正逻辑的TTL电平,起始位是一位时间的低电平;停止位是值为1的位,所以对于正逻辑的TTL电平,停止位是高电平。线路路空闲或者数据传输结束,对于正逻辑的TTL电平,线路总是1。对于负逻辑(如RS-232电平)则相反。

      例如,对于16进制数据55aaH,当采用8位数据位、1位停止位传输时,它在信号线上的波形如图1(TTL电平)和图2(RS-232电平)所示。 (先传第一个字节55,再传第二个字节aa,每个字节都是从低位向高位逐位传输)

      uart接口的时序分析

      图1 TTL电平的串行数据帧格式(55aah)

      uart接口的时序分析

      图2 RS-232电平的串行数据帧格式(55aah)

      2、根据波形图计算波特率

      如图3是图1在示波器中的显示示意,其中灰色线是示波器的时间分度线,此时假设是200us/格。

      uart接口的时序分析

      图3 波特率计算示意图

      可以看了,第一个字节的10位(1位起始位,8位数据位和1位停止位)共占约1.05ms,这样可计算出其波特率约为:

      10bit / 1.05ms X 1000 ≈ 9600 bit/s

      如果上图中的时间轴是100us/格,同样可以计算出波特率应是19200bit/s。

      当通讯不正常,又能观察到波形时,就可根据上述方法,从波形图计算一下波特率是否正确。

      3、根据波形图判断RS-485收发数据的正确与否

      RS-485是一种半双工的串行通讯方式(RS-422为全双工),485电平芯片所以要正确接收和发送数据,必需保证控制信号和数据的同步,否则要么发送数据丢失,要么接收数据可能丢失。RS-485发送数据时的正确时序如图4所示。

      uart接口的时序分析

      图4 RS-485的正确发送数据时序

      在图4中,发送控制信号的宽度基本与数据信号的宽度一致,所以能保证发送数据的正确和发送后及时转为接收。

      图5 和图6 分别是控制信号太短和控制信号太长的情况。

      uart接口的时序分析

      图5 RS-485控制信号太短时的时序

      uart接口的时序分析

      图6 RS-485控制信号太长时的时序

      在图5中,由于控制信号关闭过早,则第二个字节的后两位将发送错误;在图6中,由于控制信号关闭过迟,使485芯片在发送数据后,不能及时转到接收状态,此时总线若有数据过来,则本单元将不能正确接收。

      总结:只要掌握上述波形分析方法,任何异步串行数据的接收和发送问题,基本都可以得到解决。

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