[導讀]串口是“串行接口”的簡稱,即采用串行通信方式的接口。串行通信將數據字節(jié)分成一位一位的形式在一條數據線上逐個傳送,其特點是通信線路簡單,但傳輸速度較慢。因此串口廣泛應用于嵌入式、工業(yè)控制等領域中對數據傳輸速度要求不高的場合。串行通信分為兩種方式:同步串行通信和異步串行通信。同步串行通信需要通信雙方在同一時鐘的控制下,同步傳輸數據;異步串行通信是指通信雙方使用各自的時鐘控制數據的發(fā)送和接收過程。UART是一種采用異步串行通信方式的通用異步收發(fā)傳輸器(universal asynchronous receiver-transmitter),它在發(fā)送數據時將并行數據轉換成串行數據來傳輸,在接收數據時將接收到的串行數據轉換成并行數據。UART串口通信需要兩根信號線來實現,一根用于串口發(fā)送,另外一根負責串口接收。UART在發(fā)送或接收過程中的一幀數據由4部分組成,起始位、數據位、奇偶校驗位和停止位,如下圖所示。其中,起始位標志著一幀數據的開始,停止位標志著一幀數據的結束,數據位是一幀數據中的有效數據。校驗位分為奇校驗和偶校驗,用于檢驗數據在傳輸過程中是否出錯。奇校驗時,發(fā)送方應使數據位中1的個數與校驗位中1的個數之和為奇數;接收方在接收數據時,對1的個數進行檢查,若不為奇數,則說明數據在傳輸過程中出了差錯。同樣,偶校驗則檢查1的個數是否為偶數。
1. 串口介紹
串口是“串行接口”的簡稱,即采用串行通信方式的接口。串行通信將數據字節(jié)分成一位一位的形式在一條數據線上逐個傳送,其特點是通信線路簡單,但傳輸速度較慢。因此串口廣泛應用于嵌入式、工業(yè)控制等領域中對數據傳輸速度要求不高的場合。串行通信分為兩種方式:同步串行通信和異步串行通信。同步串行通信需要通信雙方在同一時鐘的控制下,同步傳輸數據;異步串行通信是指通信雙方使用各自的時鐘控制數據的發(fā)送和接收過程。UART是一種采用異步串行通信方式的通用異步收發(fā)傳輸器(universal asynchronous receiver-transmitter),它在發(fā)送數據時將并行數據轉換成串行數據來傳輸,在接收數據時將接收到的串行數據轉換成并行數據。UART串口通信需要兩根信號線來實現,一根用于串口發(fā)送,另外一根負責串口接收。UART在發(fā)送或接收過程中的一幀數據由4部分組成,起始位、數據位、奇偶校驗位和停止位,如下圖所示。其中,起始位標志著一幀數據的開始,停止位標志著一幀數據的結束,數據位是一幀數據中的有效數據。校驗位分為奇校驗和偶校驗,用于檢驗數據在傳輸過程中是否出錯。奇校驗時,發(fā)送方應使數據位中1的個數與校驗位中1的個數之和為奇數;接收方在接收數據時,對1的個數進行檢查,若不為奇數,則說明數據在傳輸過程中出了差錯。同樣,偶校驗則檢查1的個數是否為偶數。



5. RS232基礎介紹
RS232 接口標準出現較早,可實現全雙工工作方式,即數據發(fā)送和接收可以同時進行。在傳輸距離較短時(不超過15m),RS232是串行通信最常用的接口標準。RS-232標準的串口最常見的接口類型為DB9(如下圖1所示),工業(yè)控制領域中用到的工控機一般都配備多個串口,很多老式臺式機也都配有串口。但是筆記本電腦以及較新一點的臺式機都沒有串口,它們一般通過USB轉串口線來實現與外部設備的串口通信(如下圖2所示)。


6. 典型硬件電路設計

P1端子的3腳是連接FPGA的發(fā)送端,4腳是連接FPGA的接收端。COM2的2腳是接收數據端,3腳是發(fā)送數據端。發(fā)送數據的過程:如果我們想實現FPGA與外部的串口設備進行通信。那我們就需要將串口的發(fā)送端與外部設備串口的接收端進行連接。所以用跳線帽把P1的3腳和P1的1腳連接。另外,我們還需要把串口的接收端與外部的發(fā)送端連接,即把P1的2腳和P1的4腳連接。U1的11腳在芯片的內部與14管腳連接,在這個過程中,完成了TTL電平到RS232電平的轉換。通過第14管腳連接到DB9的第二個管腳。DB9的2腳是接收數據端。DB9通過串口線與外部的串口設備進行連接。接收數據的過程:外部的串口設備會發(fā)送數據通過串口線連接到DB9的第3管腳,數據通過SP3232管腳的13管腳,再連接到12管腳,在這個過程中,完成電平轉換的過程。最終數據會通過P2的2腳和4腳連接,送到FPGA的接收端。7. MAX232與MAX3232常用232電平轉換芯片的區(qū)別
- MAX232是5V電壓供電的,而max3232是5v或3.3V電壓供電的。
- MAX232功耗較大,供電電壓5V時,耗電5mA;而MAX3232功耗較小,供電電壓5V或3.3V時,耗電 0.3mA。
- MAX232外接4個1uF電容;而MAX3232外接4個0.1uF電容。
- MAX232一般民用產品應用;而MAX3232一般軍用(如航天等對功耗要求苛刻的地方)。
- 價格上略有差別。