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嵌入式硬件通信接口協(xié)議:UART(二)不同電氣規(guī)范下的標(biāo)準(zhǔn)

作者: 時(shí)間:2018-12-19 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  在上一篇《硬件通信接口協(xié)議-(一)協(xié)議基礎(chǔ)》中,簡(jiǎn)單而細(xì)致描述了的各個(gè)配置項(xiàng)以及通信過程的信號(hào)時(shí)序,此篇將繼續(xù)介紹接口在不一樣的電氣特性下,所使用的一些接口規(guī)范。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201812/395786.htm

  


  一、 簡(jiǎn)介

  實(shí)際上UART只是對(duì)信號(hào)時(shí)序進(jìn)行定義,而未定義其電氣特性。在不一樣的應(yīng)用場(chǎng)景下,不同的走線空間,不同程度干擾的惡劣環(huán)境,不同的平臺(tái)和和設(shè)備間,要使用UART進(jìn)行通信,信號(hào)管腳的電氣特性差異就是個(gè)很大的障礙,并且在很多低功耗設(shè)備的信號(hào)電平一般都較低(小于5V),因此,應(yīng)對(duì)不一樣的應(yīng)用場(chǎng)景和環(huán)境,而制定出不一樣的電氣特性協(xié)議。

  二、 UART在不同電氣規(guī)范下的接口

  對(duì)于不同平臺(tái)或者使用環(huán)境,信號(hào)管腳的電氣特性依次可以分為

  TTL/CMOS、RS232、RS422、RS485。

  (一) TTL/CMOS

  TTL電平,邏輯“0”等于0V電壓,邏輯“1”等于+5V電壓。

  CMOS電平,邏輯“0”接近0V電壓,邏輯“1”接近電源電壓(3.3V或其他)。

  TTL電路與CMOS電路比較

  1)TTL電路是電流控制器件,而CMOS電路是電壓控制器件。

  2)TTL電路的速度快,傳輸延遲時(shí)間短(5-10ns),但是功耗大。

  CMOS電路的速度慢,傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng)(25-50ns),但功耗低。

  CMOS電路本身的功耗與輸入信號(hào)的脈沖頻率有關(guān),頻率越高,芯片即越熱,這是正?,F(xiàn)象。

  常見的,在開發(fā)時(shí),UART的電平信號(hào)由MCU芯片決定。

  日常的開發(fā)過程中,MCU管腳上的UART通信電平就是TTL/CMOS電平信號(hào)。

  (二) RS-232

  RS232完整縮寫EIA-RS-232C 標(biāo)準(zhǔn),其中EIA是Electronic Industry Association代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì),RS是Recommended Standard 推薦標(biāo)準(zhǔn),232表示標(biāo)識(shí)號(hào),C表示第三次修改。

  它是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。

  由此可見,RS232才是UART的鼻祖!

  


  RS232對(duì)電氣特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。

  在TxD和RxD信號(hào)管腳上:

  邏輯“1”電壓范圍-3V~-15V

  邏輯“0”電壓范圍+3~+15V

  在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上:

  信號(hào)有效(接通,ON狀態(tài),正電壓)電壓范圍+3V~+15V

  信號(hào)無效(斷開,OFF狀態(tài),負(fù)電壓)電壓范圍-3V~-15V

  可見RS232的信號(hào)管腳特性為負(fù)邏輯電平的信號(hào)。

  具體可以觀察如下一張MAX232芯片的數(shù)據(jù)波形:

  


  上述的示波器截圖中,通道1(橙色)是RS232電平,通道2(綠色)是UART電平。

  通道2的波形是數(shù)據(jù)輸出的bit流逐一對(duì)應(yīng)的電平。

  bit流依次是起始位“0”、數(shù)據(jù)“0011,1011”(即DigCore的標(biāo)志0xDC的二進(jìn)制LSB排列)、奇校驗(yàn)位“0”、停止位“1”,最后引腳處于高電平的空閑態(tài)。


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