常用單元電路——串口

1、w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m深研所新員工培訓深研所新員工培訓w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m串口串口MPC860應用設計串口網口WDTJTAG熱插拔w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m內容提要內容提要RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS-232RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（

2、TTL）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m 接口特性（一）接口特性（一）與V.24/V.28接口的關系V.24 / V.28接口特性標準制定者ITU-TRS-232接口特性標準制訂者EIA二者是一致的w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m 接口特性（二）接口特性（二）功能特性電氣特性規(guī)程特性機械特性w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m功能特性功能特性w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o

3、 m信號說明（一）信號說明（一）數據電路“發(fā)送”和“接收”是從DTE的立場上出發(fā)的對于103電路“TD”，是由DTE向DCE發(fā)送數據，在DCE一側仍然稱它為發(fā)送數據電路，實際上是DCE從該電路接收數據信號。同樣對于104電路“RD”是由DCE發(fā)送數據，DTE接收數據。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m信號說明（二）信號說明（二）時鐘電路RC一定由DCE接口提供TC可以由DCE接口或者由DTE接口提供時鐘方式是根據發(fā)送時鐘而定，包括內部方式，從方式，外部方式等；w w w . h a r b o u r n e t w o r k s .

4、c o m信號說明（三）信號說明（三）輔助功能接口：備用測試功能接口：測試控制電路：為實現通信規(guī)程和測試規(guī)程的需要而建立的w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mDCD用于監(jiān)視通信線路和DCE設備的工作狀態(tài)DSR用于由DCE告訴DTE自己是否已經處于工作狀態(tài)（開機）DTR用于由DTE告訴DCE自己是否已經處于工作狀態(tài)（開機）信號說明（四）信號說明（四）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRTS/CTS用于實現DTE和DCE之間開始或結束數據傳輸的過程控制RTS為“ON”時，表示DTE要求發(fā)送

5、數據CTS為“ON”時，表示DCE準備好接收數據二者同時為“ON”時，數據開始傳輸信號說明（五）信號說明（五）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m電氣特性（一）電氣特性（一）不平衡雙流接口信號源開路電壓為不大于25V負載阻抗30007000歐姆負載電容不大于2500pFw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m電氣特性（二）電氣特性（二）數據電路負邏輯接口點的電壓低于3V時確定為二進制數據“1”接口點的電壓高于3V時確定為二進制數據“0”w w w . h a r b o u r n e t

6、w o r k s . c o m電氣特性（三）電氣特性（三）對于控制和定時接口電路接口點的電壓高于3V時確定為“ON”狀態(tài)接口點的電壓低于3V時確定為“OFF”狀態(tài)w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m電氣特性（四）電氣特性（四）躍變區(qū)3V和3V之間規(guī)定為躍變區(qū)信號通過躍變區(qū)的時間不應超過1ms，或不超過比特碼元周期的3，取二者中較短的時間為限。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m空號電平空號電平Space邏輯邏輯“0”躍變區(qū)躍變區(qū)傳號電平傳號電平Mark邏輯邏輯“1”15V5V5V15

7、V15V3V15V3V空號電平空號電平Space邏輯邏輯“0”躍變區(qū)躍變區(qū)傳號電平傳號電平Mark邏輯邏輯“1”噪聲容限終端始端電氣特性（五）電氣特性（五）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m機械特性（一）：機械特性（一）：DB25管腳定義管腳定義w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m機械特性（二）機械特性（二）RS-232接口的機械特性由ISO2110定義，接口使用25芯連接器。 標準狀態(tài)是DTE接口提供公插座，DCE接口提供母插座。當接口兼容DCE和DTE時，優(yōu)選母插座。w w w .

8、 h a r b o u r n e t w o r k s . c o m機械特性（三）示意圖機械特性（三）示意圖w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mDB9引腳 DB25引腳源縮寫信號命名18DCEDCD載波檢測23DCERD接收數據32DTETD發(fā)送數據420DTEDTRDTE準備好57SG信號地66DCEDSRDCE準備好74DTERTS請求發(fā)送85DCECTS準備發(fā)送922DCERI振鈴指示機械特性（四）機械特性（四）DB9管腳定義管腳定義w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mDB

9、25連接器的管腳未完全使用DB9管腳體積更小異步接口中常使用DB9連接器替代DB25機械特性（五）機械特性（五）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m機械特性（六）機械特性（六）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRJ45引腳 DB25引腳源縮寫信號命名14DTERTS請求發(fā)送220DTEDTRDTE準備好32DTETD發(fā)送數據47SG信號地57SG信號地63DCERD接收數據76DCEDSRDCE準備好85DCECTS準備接收機械特性（七）機械特性（七）RJ45w w w . h a r

10、 b o u r n e t w o r k s . c o m86427531RJ45插座RJ45插座RJ45插頭機械特性（八）示意圖機械特性（八）示意圖w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m76518432RJ48插座RJ48插座RJ48插頭機械特性（九）機械特性（九）RJ48w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS-232接口有同步和異步兩種接口同步接口要提供碼元定時電路異步接口對接雙方在異步字符的格式設置上必須一致同同/異步特性（一）異步特性（一）w w w . h a r b o

11、 u r n e t w o r k s . c o m異步接口的使用系統內部接口如調試串口、加載串口一般使用異步接口。通過高層通信協議協調工作，接口只提供地線、接收數據線、發(fā)送數據線。 為了防止調試串口帶電插拔損壞，應在串口輸出端串接100600歐姆的電阻。同同/異步特性（二）異步特性（二）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m當RS-232接口作為業(yè)務接口使用時情況比較復雜，很多情況下要能提供DCE/DTE兼容接口、同/異步兼容、能處理絕大多數控制信號線。同同/異步特性（三）異步特性（三）w w w . h a r b o u r n e

12、 t w o r k s . c o m根據郵電通訊網技術體制數字數據網（DDN）技術體制：當用戶速率小于20Kbit/s時，使用V.24接口。當用戶速率小于10Mbit/s時，使用X.21、G.703、V.35接口。速度速度/距離特性（二）距離特性（二）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m根據EIA RS232標準，該接口允許的最大數據傳輸率20Kbit/s。RS232接口推薦距離為15米以內。速度速度/距離特性（二）距離特性（二）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m調試串口電路圖（一

13、）調試串口電路圖（一）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mPhy芯片Max3221單路電源兼容3.3V/5V速率最高可達到120kbs以上電路構成（一）電路構成（一）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m接插件選擇當調試串口所用插座設計在板內時，可采用單排3列插針。當調試串口所用插座需要保留在拉手條、面板、或母板等上面，用于在線檢測或調試用，并發(fā)售給用戶，統一采用RJ45，特殊情況下，也可采用DB9插座/RJ48插座。電路構成（二）電路構成（二）w w w . h a r b o u r

14、n e t w o r k s . c o mEMC防護電路R303/R304為限流電阻，pcb布局時靠近U17放置。DD3/DD4為TVS管，靠近P3放置。為抑制數據線上的高頻噪聲，有時在數據線上傳接磁珠。電路構成（三）電路構成（三）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m調試串口電路圖（二）調試串口電路圖（二）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m當cpu不能直接提供UART接口時，必須進行轉換。MPC8245不提供UART，通過總線轉換器將Local Bus轉換成UART接口?？偩€轉換器

15、ST16C2552，提供2路UART接口。S T 1 6 C 2 5 5 2 的 時 鐘 也 可 用 外 置1.8432M晶體實現。電路構成電路構成w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS422RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS422標準只是一個電氣特性的標準，而沒有定義機械特性，它適用于多個站之間長距離高速通訊。概述w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m電氣特性電

16、氣特性驅動器驅動器參數條件最小值最大值輸出電壓Rt= 10V / -10V輸出電壓Rt=100 2V / -2V輸出電阻A TO B 100輸出上升時間Rt=10010% of Bit width輸出共模電壓Rt=1003V輸出短路電流per output to common150mAw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m參數條件最小值最大值接收靈敏度Vcm7V200mV接收共模電壓范圍-7V7V輸入電阻4,000差分接收電壓10V差分接收電壓（極限值）12V電氣特性電氣特性接收器接收器w w w . h a r b o u r n e t

17、w o r k s . c o m遠距離點對點通信遠距離點對點通信w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m一點對多點通信一點對多點通信w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS-485RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mRS485標準只是一個電氣特性的標準，而沒有定義機械特性，它適用于多個站之間長距離高速通訊。概述w w w . h a r b o u r n e t w o

18、 r k s . c o m平衡差分接口支持多點對多點之間的相互通信忍受-7V到12V共模干擾可驅動32個負載傳輸距離不超過50Ft時最高速率可達10Mbps特點（一）特點（一）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m傳輸速率為100Kbps時最大傳輸距離可達4000Ft支持全雙工和半雙工通訊（由所選用的器件決定）使用雙絞線傳輸數據，具有較強的抗干擾能力特點（二）特點（二）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m參數條件MinMaxUnits差分輸出電壓開路+/-1.5+/-6V54歐姆負載+/

19、-1.5+/-5V輸出短路電流250mA輸出上升時間RLOAD=54 CLOAD=50pF30%bit寬度共模電壓RLOAD=54 -13V輸入靈敏度-7Vcm +12200mV輸入共模電壓-712V輸入阻抗12KRS-485電氣特性電氣特性w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m三者比較（一）三者比較（一）RS-232RS-422RS-485支持不同的：通信速率，傳輸距離，抗干擾能力，帶負載能力，電氣特性。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m三者比較（二）三者比較（二）RS-232RS-4

20、22RS-485驅動方式單端驅動平衡驅動平衡驅動/二線/四線應用方式點對點點對多點多點對多點帶負載能力1Max：10Max：32傳輸距離/速率9.6Kbps/15m 9.6Kbps/150m10Mbps/15m10Mbps/5m100Kbps/1.2Kmw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m速率比較速率比較w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mV.35RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s

21、. c o mV.35接口機械特性接口機械特性34針連接器針連接器w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mV.35接口電氣特性（一）接口電氣特性（一）ITU-T建議V.35附錄2規(guī)定了V.35 接口的電氣特性：時鐘、數據信號的電氣特性為平衡雙流接口電路。控制信號采用ITU-T建議V.28規(guī)定的不平衡雙流接口電路，同RS-232規(guī)范。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mV.35接口電氣特性（二）接口電氣特性（二）平衡型雙流接口（一）接口線采用平衡絞合多線對電纜，特性阻抗為80120 歐姆。信號

22、源阻抗為50150歐姆；負載阻抗為100+/- 10歐姆。每對平衡線兩個端子之間正常工作電壓為0.55V +/- 20。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mV.35接口電氣特性（三）接口電氣特性（三）平衡型雙流接口（二）當端子A對端子B的電壓為正（AB）時確定為二進制數據0，為負（AB）時確定為數據1。任何狀態(tài)變化的10點和90點之間的上升時間應當小于信號碼元周期的1或40ns，并取其中較小者為限w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mV.35接口功能特性接口功能特性w w w . h a

23、r b o u r n e t w o r k s . c o m板間通信串口（TTL）RS-232RS-422RS-485V.35板間通信串口（TTL）w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m板間通信串口電路圖板間通信串口電路圖VCCTXC110u+D1DIODET1NPN123R11KR2100U1A740412R54.7Kw w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m原理分析（一）原理分析（一）適用于板間異步TTL串口通訊。非門和三極管組成兩級反相器，保證有數據發(fā)送時正確工作?？臻e狀態(tài)時，C1隔

24、直作用/T1輸出高阻?？煞乐箚伟逅罊C總線拉死。w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o m原理分析（二）原理分析（二）各個器件作用C1：隔直，防吊死D1：提供C1放電回路，開關二極管R1：C1充電回路電阻，確定充電時間常數R2：C1放電回路電阻，確定放電時間常數，同時可抑制C1放電時的瞬間大電流T1：驅動用普通三極管U1：反相器，保證驅動后的邏輯電平一致，也可用三極管實現w w w . h a r b o u r n e t w o r k s . c o mBaud的最低值取決于字符格式（設Baud為f）：設充電時間常數為t=R1C1，假定在t/2時間內電容充電到40%。由于異步通訊最