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  • 串口是计算机上一种非常通用的设备通信的协议。串口通信的概念非常简单,串口按位(bit)发送和接收字节。尽管比按字节(byte)的并行通信慢,但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。串口能够...

       

    串口简介 

       

    1. 什么是串口? 

    串口是计算机上一种非常通用的设备通信的协议。串口通信的概念非常简单,串口按位(bit) 发送和接收字节。尽管比按字节(byte)的并行通信慢,但是串口可以在使用一根线发送数 据的同时用另一根线接收数据。串口能够轻松实现远距离通信。  

    spi,iic属于同步串口。

    uart属于异步串口(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter通用异步收发器)。UART是一种通用串行数据总线,用于异步通信。该总线双向通信,可以实现全双工传输和接收.

       

       

    2. 异步串口应用线路图示 

       

    典型地,异步串口通信使用3?根线完成:?(1) 地线,(2)发送,(3)接收

       

       

       

    3.异步串口通信参数

    波特率、起始位、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行 的端口,这些参数必须匹配。

       

     1) 波特率: 

    a) 这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit 的个数,通常串口的波特 率为9600,19200, 115200, 14400,28800 和36600 等 

    b)波特率和距离成反比 

       

    2)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 

       

    3)数据位: 

    这是衡量通信中实际数据位的参数,标准的值是5、7 和8 位 

       

    4)停止位: 

    标志着传送一个字符的结束,用逻辑"1"电平表示,典型的值为1,1.5 和2 位(1.5 位是时间上的宽度,代表一个bit 的1.5 倍。例如你的波特率是1000bps,那么一个bit 的宽度就是1ms,一个停止位是1ms,而1.5 个停止位就是1.5ms 了)

       

    5)奇偶校验位: 

    在串口通信中一种简单的检错方式 

    a)奇校验:人为的往信号中添加一个校验位来确保所发送的信号中"1"的数目为奇 数个,如: 0110,0101 1 0100,0000 0 

    b)偶校验:人为的往信号中添加一个校验位来确保所发送的信号中"1"的数目为偶 数个,如: 0100,0101 1 0100,0001 0 

       

       

    4.异步串口数据传输时序图示 

       

    (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)

       

    5.异步串口的扩展应用

       

       

    引用:

    1. 常见接口电路介绍 http://wenku.baidu.com/link?url=rPXAWPV1DLttBOy6O2-8g4jq2VZBnv4v70bCixoCU6l2I6Yuc9reQ-I99_njImH1tVKolXSkpUCmL65Bx2-yeLMNzXTBNd-cjf2OV60mwBK
    2. 串行通信接口 <http://www.cnblogs.com/mylinux/p/4079174.html>
    3. 串口通讯—通信协议 <http://www.cnblogs.com/mylinux/p/4078576.html>

    转载于:https://www.cnblogs.com/mylinux/p/4683524.html

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  • 当前主流汽车混合网络主要由 CAN、LIN、Flex Ray、MOST...**CAN(Controller Area Network)**是1983年德国BOSCH公司研发一种共享式双线串行通信总线,最高传输速率为1MBit/s,具有非破坏性仲裁,分布式实时控制...

    当前主流的汽车混合网络主要由 CAN、LIN、Flex Ray、MOST、LVDS 等车载网络总线构成。这些网络标准都是由汽车行业制定,属于较封闭的标准,很难与外部设备及网络服务连接,有浓重的汽车行业的特色。

    CAN(Controller Area Network)是1983年德国BOSCH公司研发的一种共享式双线串行通信总线,最高传输速率为1MBit/s,具有非破坏性仲裁,分布式实时控制,可靠的错误处理和检测机制等特性。并且ISO标准化组织将CAN通信进行了标准化,因此,目前CAN网络是车载通信的主干网络。CAN网络的优势是成本低,可靠性高,可以用于汽车动力系统、底盘和车身电子等领域,不足之处是CAN总线属于共享式总线,通信速率相对较低,不能满足汽车总线带宽日益增加的需求。

    CAN FD(CAN with Flexible Data-Rate)是Bosch公司2011年发布的CAN的替代总线,在继承了CAN总线的绝大多数特性的同时,弥补了CAN总线在总线带宽和数据长度的不足,将数据位最大的字节数提高至64位,最高通讯速率可达8MBit/s甚至更高,显著提高了通信速率,降低总线负载。CAN FD可以兼容传统CAN网络,因此,目前车内的控制网络正逐步的由CAN网络向CAN FD网络迁徙。

    LIN(Local Interconnect Network)通信技术于2001年运用于汽车工业,作为CAN网络的一种补充,也属于一种低成本的串行总线技术,LIN总线网络采用单主多从的模式架构,使用单信号线进行传输,主、从节点间的通信有具体的规则,只有主节点需要,从节点才能发送信息,不需要总线仲裁。LIN总线最主要的优势在于相比CAN总线更为低廉的成本,带宽仅有不到20KBps,多应用于带宽要求不高的舒适系统。

    Flex Ray,于2005年应用于汽车领域,是继CAN和LIN之后的新一代汽车控制总线技术,同样属于共享式总线技术,带宽可达10Mbps,是一种具备时间可确定性的、分布式时钟同步的、故障容错的总线标准。Flex Ray的主要优势在于相比CAN总线具有较高的带宽,可以满足汽车关键应用的要求,但是同样作为共享式总线技术,其成本却很高,仅适用于豪华车中的线控系统(如悬挂控制、换挡控制、刹车控制、转向控制等)。

    MOST(Media Oriented Systems Transport)是由德国MOST Cooperation(MOST合作组) 2001年制定的一个针对汽车领域的多媒体应用通信标准,以解决传统总线不适用于汽车娱乐信息传输的不足。由于MOST通信物理层使用的是光纤传输,采用环形网络拓扑结构,其线束质量轻、抗干扰性强、带宽高、信号衰减少,最新的MOST-150标准速率可达150MBit/s,可同时传输音像流数据、文件数据等。目前,MOST的带宽性能能够满足汽车的需求,但是它的扩展性差,技术开发周期长,专利技术成本昂贵,难以得到普及,也仅仅应用于中高端车中。

    LVDS(Low Voltage Differential Signaling)虽然它不是专门为汽车领域所设计的,但是它相比于MOST技术有着更低的成本,且最高带宽可达655 Mbps,是一种低压差分高速信号标准,受到众多普通厂商的青睐,被视为MOST技术的替代产品。但是LVDS技术也有比较严重的缺陷,为了满足汽车严格的电磁兼容(EMC, Electromagnetic Compatibility)、电磁干扰(EMI, ectromagnetic Interference)等要求,它的传输线缆增加了较厚的传输屏蔽层,增加了车重,并且在传输协议上,LVDS属于点对点的图像传输技术,每个接口只能有一个摄像头或者一个视频输出口,严重限制了扩展性能。

    以下是这几种总线技术的对比:

    总线名称 通信速度 通信介质 成本 应用范围
    LIN 20Kb/s(车身) 单线缆 大灯、灯光、门锁、电动座椅等
    CAN 125K~1Mb/s(状态信息) 非屏蔽双绞线 汽车空调、电子指示、故障诊断等
    CANFD 5Mb/s 非屏蔽双绞线 汽车空调、电子指示、故障诊断等
    FlexRay 1M~10Mb/s(实时控制) 双绞线/光纤 引擎控制、ABS、悬挂控制、线控转向等
    MOST/1394 150Mb/s 双绞线/光纤 汽车导航系统、多媒体娱乐等
    LVDS 850Mb/s 双绞线串/并行 车载摄像头
    TTP/C 10Mb/s 双绞线/光纤 用于安全关键领域,航空电子设备或汽车领域 X-by-Wire应用
    Ethernet 1Gb/s 非屏蔽双绞线 汽车多媒体通讯、主干网和诊断
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  • 控制器局域网(CAN)属于现场总线的范畴,是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。它是由德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业开发一种串行通信总线。由于其通信速率高、工作可靠、调试方便、使用灵活...
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  • 摘要:CAN总线是一种可有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络,CAN协议目前已纳入ISO国际标准之中。文中介绍了CAN总线及其主要特点,提出了一种CAN总线通信适配卡设计方案,同时介绍了该CAN总线通信适配卡...
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  • IIC总线通信协议

    2019-02-23 16:03:54
    IIC(Inter-Integrated Circuit)总线是由飞利浦(PHILIPS)公司开发的两线式串行总线,多用于连接微处理器及其外围芯片。I2C总线的主要特点是接口方式简单,两条线可以挂多个参与通信的器件,即多机模式,而且任何...

    一、概述

    IIC(Inter-Integrated Circuit)总线是由飞利浦(PHILIPS)公司开发的两线式串行总线,多用于连接微处理器及其外围芯片。I2C总线的主要特点是接口方式简单,两条线可以挂多个参与通信的器件,即多机模式,而且任何一个器件都可以作为主机,当然同一时刻只能有一个主机。
    1、从原理上来讲,IIC属于同步通信,SCL时钟线负责收发双方的时钟节拍,SDA数据线负责传输数据。IIC的发送方和接收方都以SCL这个时钟节拍为基准进行数据的发送和接收。
    2、从应用上来讲,I2C多用于板内通信,比如单片机和EEPROM等外围芯片之间的通信。

    二、IIC时序

    在硬件上,IIC总线是由时钟总线SCL和数据总线SDA两条线构成,连接到总线上的所有器件的SCL都连到一起,所有SDA都连到一起。IIC总线是开漏引脚并联的结构,因此我们外部要添加上拉电阻。对于开漏电路外部加上拉电阻,就组成了线“与”的关系。总线上线“与”的关系就是说,所有接入的器件保持高电平,这条线才是高电平,而任何一个器件输出一个低电平,那这条线就会保持低电平,因此可以做到任何一个器件都可以拉低电平,也就是任何一个器件都可以作为主机,如图1所示,在电路中添加了R63和R64两个上拉电阻,常用的上下拉电阻值大多选取在1K到10K之间,具体到底多大通常要根据实际需求来选,通常情况下在标准范围内就可以了,不是一个固定的值。在实际的应用中,对于5V系统的单片机,通常选择4.7KΩ的电阻作为上拉电阻;对于3.3V系统的单片机,通常选择10KΩ的电阻作为上拉电阻。

    IIC总线的上拉电阻电路

    图1 IIC总线的上拉电阻电路
    虽然说任何一个设备都可以作为主机,但绝大多数情况下我们都是选择单片机来做主机,而总线上挂的多个IIC元件。每一个元件都像电话机一样有自己唯一的地址,在信息传输的过程中,通过这唯一的地址就可以正常识别到属于自己的信息。
    IIC分为起始信号、数据传输部分、停止信号。其中,数据传输部分,可以一次通信过程传输很多个字节,字节数是不受限制的,而每个字节的数据最后也跟了一位,这一位叫做应答位,通常用ACK表示。 IIC每次通信时,不管是发送还是接收,SCL和SDA两条线都必须都参与工作才能完成。下面结合图2的时序流程图来介绍IIC串口数据通信的过程。

    IIC时序流程图

    图2 IIC时序流程图

    1、起始信号:IIC通信的起始信号的定义是SCL为高电平期间,SDA由高电平向低电平变化产生一个下降沿,表示起始信号,如图2中的Start部分所示。
    2、数据传输:(1)IIC通信是高位在前,低位在后。 (2)IIC没有固定波特率,但是有时序的要求,要求当SCL在低电平的时候,SDA允许变化,也就是说,发送方必须先保持SCL是低电平,才可以改变数据线SDA,输出要发送的当前数据的一位;而当SCL在高电平的时候,SDA绝对不可以变化,因为这个时候,接收方要来读取当前SDA的电平信号是0还是1,因此要保证SDA的稳定,如图2中的每一位数据的变化,都是在SCL的低电平位置,8位数据位后边跟着的是一位应答位。
    3、停止信号:IIC通信停止信号的定义是SCL为高电平期间,SDA由低电平向高电平变化产生一个上升沿,表示结束信号,如图2中的Stop部分所示。

    三、IIC寻址模式

    1、IIC通信在字节级的传输中,也有固定的时序要求。I2C通信的起始信号(Start)后,首先要发送一个从机的地址,这个地址一共有7位,紧跟着的第8位是数据方向位(R/W):
    0”表示接下来要发送数据(),
    1”表示接下来是接收数据()。
    2、我们知道,打电话的时候,当拨通电话,接听方捡起电话肯定要回一个“喂”,这就是告诉拨电话的人,这边有人了。同理,这个第九位ACK实际上起到的就是这样一个作用。当我们发送完了这7位地址和1位方向后,
    如果发送的这个地址确实存在,那么对应这个地址的元件应该回应ACK(拉低SDA即输出“0”),
    如果发送的这个地址不存在,那么对应这个地址的元件就不会回应ACK(SDA将保持高电平即“1”)。

    四、IIC通信速度

    IIC通信分为低速模式100kbit/s、快速模式400kbit/s和高速模式3.4Mbit/s。因为所有的I2C器件都支持低速,但却未必支持另外两种速度,所以作为通用的IIC程序,选择100kbit/s这个速率来实现,也就是说实际程序产生的时序必须小于等于100kbit/s的时序参数,所以在程序中通过插入总线延时函数,来达到这个速度限制。如果以后需要提高速度,那么只需要减小这里的总线延时时间即可。

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  • I²C总线通信协议总结

    2021-05-23 20:57:47
    I²C属于半双工同步串行通信方式。 (2)I²C硬件拓扑结构 I²C总线一般有两根线,一个是双向传输数据线(SDA),另一个是时钟线(SCL),所有接到I²C总线设备上串行数据线SDA都接到总线的数据线S.

    I²C总线通信协议

    (1)I²C概述

    I²C(Inter-Intergrated Circuit)集成电路总线,该总线是由飞利浦公司在1980年代初设计出来的。主要是用来连接整体电路,是一种多向控制总线,也就是说多个器件可以连接到同一总线结构下,同时每个器件都可以作为实施数据传输的控制源。

    I²C属于半双工同步串行通信方式。

     (2)I²C硬件拓扑结构

    I²C总线一般有两根线,一个是双向传输的数据线(SDA),另一个是时钟线(SCL),所有接到I²C总线设备上的串行数据线SDA都接到总线的数据线SDA上,各设备的时钟线SCL都接到总线的时钟线SCL上。硬件连接如下图1所示,数据线SDA与时钟线SCL都通过一个上拉电阻连接到电源,初始电平都为高电平,处于空闲状态。每个连接到I²C总线的元器件都有唯一的地址。

    图1 I²C硬件连接图​​​​

    (3)I²C协议

    I²C总线在数据传输过程中时钟线SCL始终由主机控制,数据传输期间共有三种信号产生:开始信号,停止信号和应答信号。简单概况如下:

    ①数据有效性

    在时钟线SCL高电平期间内,数据线SDA上的数据必须保持稳定,数据线SDA的数据仅允许在时钟线SCL为低电平时改变,如下图2所示。

    图2 数据有效性

    ②开始信号

    当时钟线SCL处于高电平期间,数据线SDA产生由高电平向低电平的跳变,如下图3所示。

    ③停止信号

    当时钟线SCL处于高电平期间,数据线SDA产生由低电平向高电平的跳变,如下图3所示。

    图3 开始信号与停止信号的定义

    ④应答信号

    总线上的接收器每收到一个字节(8bit)就产生一个应答信号ACK。接收器拉低数据线SDA表示应答,并在应答脉冲期间保持稳定的低电平。若主器件作为接收器时,必须发送数据传输结束的信号给发送器,即它在接收最后一个字节数据的应答脉冲期间不会产生应答信号(NACK,不拉低数据线SDA),如下图4所示。

    图4 I²C总线应答信号

     

    ⑤数据帧格式

    I²C总线传输的数据信号是广义的,既包括地址信号,又包括真正的数据信号。在开始进行数据传输时,主机发出开始信号后,先传输一个器件地址(共7位,前4位是固定,后3位由硬件决定,即同一设备上可接8个同一器件)以及一位读/写位("0"表示主机发送数据W,"1"表示主机接收数据R),再传输一个字节地址(8位,用来选择从器件内部的第几个字节读/写),最后传输数据。每次数据传输总是由主机发出停止信号而结束。

    1)主机向从机发送数据(以E²PROM为例)

    1、主机发送起始信号;

    2、主机发送从器件地址以及读/写位("0"),主机释放总线,等待从器件应答;

    3、主机发送需写入的内部寄存器地址,等待从器件应答;

    4.、主机发送数据

    5、主机发送停止信号

    6、E²PROM收到停止信号之后,内部进入写周期,大概需要5ms,此期间之内任何操作都不会被E²PROM响应(因此以这种方式的多次写入,需要插入一个延时,否则会导致失败);

    注:阴影部分由主机向从机传送,无阴影部分表示从机向主机传送。A表示应答信号(低电平),Ā表示非应答信号(高电平);START表示起始信号,STOP表示停止信号。

    2)主机向从机读取数据(以E²PROM为例)

    1、主机发送起始信号;

    2、主机发送从器件地址以及读/写位("0"),主机释放总线,等待从器件应答;

    3、主机发送需写入的内部寄存器地址,等待从器件应答;

    4、主机再次发送起始信号,即Restart;

    5、主机发送从器件地址以及读/写位("1"),主机释放总线,等待从器件应答;

    6、主机读取数据。主机在接收到最后一个字节数据后,不会发出应答ACK信号,于是从器件释放数据线SDA,以允许主机发送停止信号;

    7、主机发送停止信号

     

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