與計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)

與計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)第一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日是時(shí)間上還需要額外的開(kāi)銷。而串行通信的突出的優(yōu)點(diǎn)是僅僅需要數(shù)量很少的傳輸線，特別適合遠(yuǎn)距離傳輸。此外，對(duì)于PIC單片機(jī)而言，串行通信的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，需要占用的引腳的資源較少。PIC16F87X單片機(jī)內(nèi)部集成了兩個(gè)類型不同的串行通信模塊，即通用同步/異步收發(fā)器USART（UniversalSynchronous/AsynchronousReceiverTransmitter）模塊和主控同步串行端口MSSP（MasterSynchronousSerialPort）模塊。前者的主要應(yīng)用目標(biāo)是系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)距離串行通信，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用歷史比較久遠(yuǎn)。而后者的主要應(yīng)用目標(biāo)是系統(tǒng)內(nèi)部近距離的串行擴(kuò)展。串行通信的實(shí)現(xiàn)，在制式、種類、形式、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、編碼、檢錯(cuò)、糾錯(cuò)、幀結(jié)構(gòu)、組網(wǎng)方式、調(diào)制方式等方面，存在著多種類型、變化、選擇和解決方案。例如，Philips公司發(fā)明的I2C總線，Intel等公司提出的SMBUS總線，F(xiàn)reescale公司首先應(yīng)用的SPI接口，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（NSC）公司首先應(yīng)用的MicroWire接口，達(dá)拉斯公司推出的1-Wire總線，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)推薦標(biāo)準(zhǔn)RS-232、RS433、RS-485接口，Intel等公司提出的USB總線，蘋(píng)果公司提出的IEEE-1394總線，博世公司提出的CAN總線，現(xiàn)場(chǎng)總線基金推出的FF總線，Motorola公司聯(lián)合東芝公司共同開(kāi)發(fā)的LONworks總線等，都是用來(lái)實(shí)現(xiàn)與串行通信功能相關(guān)的技術(shù)和規(guī)范。第二頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日8.1標(biāo)準(zhǔn)串行接口RS-232C接續(xù)串行通信是指單片機(jī)或者計(jì)算機(jī)和外設(shè)之間使用一根數(shù)據(jù)信號(hào)線，數(shù)據(jù)在一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)線上一位一位地進(jìn)行傳輸，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定地時(shí)間長(zhǎng)度，串行通信的特點(diǎn)是使用的數(shù)據(jù)線少，其傳輸?shù)乃俣缺容^慢。串行通信的優(yōu)點(diǎn)也正體現(xiàn)在遠(yuǎn)程通信和上下位機(jī)通信中，隨著新的串行數(shù)據(jù)協(xié)議的誕生，速度和距離都有了較大提高。一個(gè)完整的串行通信系統(tǒng)如圖8.1所示，該通信系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）。

1．?dāng)?shù)據(jù)通信設(shè)備DTE：DTE是產(chǎn)生二進(jìn)制信號(hào)的數(shù)據(jù)源，也是接收信息的目的，是由數(shù)據(jù)發(fā)送器或接收器或兼具兩者組成的設(shè)備，它可以是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。

2．?dāng)?shù)據(jù)通信設(shè)備DCE：DCE是一個(gè)使傳輸信號(hào)符合線路要求，或者滿足DTE要求的信號(hào)匹配器，它是提供數(shù)據(jù)終端設(shè)備與通信線路之間通信的建立、維持和終止連接等功能的設(shè)備，同時(shí)執(zhí)行信號(hào)變換與編碼，它可以是一個(gè)MODEM。第三頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D8.1串行通信系統(tǒng)

在數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及分布式工業(yè)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常采用串行通信來(lái)交換數(shù)據(jù)和信息。1969年，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）公布了RS-232C作為串行通信接口的電氣標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）間按位串行傳輸?shù)慕涌谛畔?，合理安排了接口的電氣信?hào)和機(jī)械要求，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。但它采用單端驅(qū)動(dòng)非差分接收電路，因而存在著傳輸距離不太遠(yuǎn)（最大傳輸距離15m）和傳送速率不太高（最大位速率為20Kb/s）的問(wèn)題。遠(yuǎn)距離串行通信必須使用Modem，增加了成本。在分布式控制系統(tǒng)和工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)中，傳輸距離常介于近距離（＜20m）和遠(yuǎn)距離（＞2km）之間的情況，這時(shí)RS-232C（25腳連接器）不能采用，用Modem又不經(jīng)濟(jì)，因而需要制定新的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。第四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日1977年EIA制定了RS-449。它除了保留與RS-232C兼容的特點(diǎn)外，還在提高傳輸速率，增加傳輸距離及改進(jìn)電氣特性等方面作了很大努力，并增加了10個(gè)控制信號(hào)。與RS-449同時(shí)推出的還有RS-422和RS-423，它們是RS-449的標(biāo)準(zhǔn)子集。另外，還有RS-485，它是RS-422的變形。RS-422、RS-423是全雙工的，而RS-485是半雙工的。RS-422標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用平衡驅(qū)動(dòng)差分接收電路，提高了數(shù)據(jù)傳輸速率（最大位速率為10Mb/s），增加了傳輸距離（最大傳輸距離1200m）。RS-423標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用單端驅(qū)動(dòng)差分接收電路，其電氣性能與RS-232C幾乎相同，并設(shè)計(jì)成可連接RS-232C和RS-422。它一端可與RS-422連接，另一端則可與RS-232C連接，提供了一種從舊技術(shù)到新技術(shù)過(guò)渡的手段。同時(shí)又提高位速率（最大為300Kb/s）和傳輸距離（最大為600m）。RS-485為半雙工的，當(dāng)用于多站互連時(shí)可節(jié)省信號(hào)線，便于高速、遠(yuǎn)距離傳送。許多智能儀器設(shè)備均配有RS-485總線接口，將它們聯(lián)網(wǎng)也十分方便。串行通信由于接線少、成本低，在數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)品也多種多樣。8.1.1RS-232C接口規(guī)格RS-232C其中RS是RecommendedStandard的縮寫(xiě)，代表標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識(shí)符，C代表RS-232的最新一次修改（1969年），在這之前，有過(guò)RS-232A、RS-232B標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過(guò)程?，F(xiàn)在，計(jì)算機(jī)上的串行通信端口（RS-232）是標(biāo)準(zhǔn)配置端口，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，目前計(jì)算機(jī)上一般都1～2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS-232C串口，即通道COM1和COM2。第五頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日1．RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性EIA-RS-232C對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了明確規(guī)定。在TXD和RXD引腳上電平定義：邏輯1（MARK）＝-3V～-15V；邏輯0（SPACE）＝＋3～＋15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上電平定義：信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V；信號(hào)無(wú)效（斷開(kāi)，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓）=-3V～-15V對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”的傳輸?shù)碾娖綖?3V～-15V，邏輯“0”傳輸?shù)碾娖綖?3V～+15V；對(duì)于控制信號(hào)；接通狀態(tài)（ON）即信號(hào)有效的電平為+3V～+15V，斷開(kāi)狀態(tài)（OFF）即信號(hào)無(wú)效的電平為-3V～-15V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3V時(shí)，電路可以有效地檢查出來(lái)；而介于-3～+3V之間的電壓即處于模糊區(qū)電位，此部分電壓將使得計(jì)算機(jī)無(wú)法準(zhǔn)確判斷傳輸信號(hào)的意義，可能會(huì)得到0，也可能會(huì)得到1，如此得到的結(jié)果是不可信的，在通信時(shí)候體現(xiàn)的是會(huì)出現(xiàn)大量誤碼，造成通信失敗。因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證傳輸?shù)碾娖皆凇溃?～15）V之間。目前，大部分計(jì)算機(jī)的RS-232C通信接口都使用了DB9連接器，主板的接口連接器有9根針輸出，也有些比較舊的計(jì)算機(jī)使用DB25連接器輸出，表8.1為RS-232C串口引腳定義表。第六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日表8.1RS-232C串口引腳定義表第七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日RS-232C規(guī)定的邏輯電平與一般微處理器、單片機(jī)的邏輯電平是不同的，例如RS-232的邏輯“1”是以-3～-15V來(lái)表示的，而單片機(jī)的邏輯“1”是以+5V來(lái)表示的，兩者完全不同。因此，單片機(jī)系統(tǒng)要和電腦的RS-232接口進(jìn)行通信，就必須把單片機(jī)的信號(hào)電平（TTL電平）轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)的RS-232C電平，或者把計(jì)算機(jī)的RS-232C電平轉(zhuǎn)換成單片機(jī)的TTL電平，通信時(shí)必須對(duì)兩種電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的方法可以使用分立元件，也可以使用專用RS-232電平轉(zhuǎn)換芯片。目前較為廣泛地使用專用電平轉(zhuǎn)換芯片，如MC1488、MC1489、MAX232等電平轉(zhuǎn)換芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)EIA到TTL電平的轉(zhuǎn)換。下面介紹MAXIM公司的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232及接口電路。如圖8.2中所示，MAX232是單電源雙RS-232發(fā)送/接收芯片，采用單電源（+5V）供電，外接只需4個(gè)電容，便可以構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通信接口，硬件接口簡(jiǎn)單，所以被廣泛采用。圖8.2MAX232實(shí)物及芯片引腳排列第八頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日8.1.2接續(xù)方法單片機(jī)和計(jì)算機(jī)RS-232接口電路如圖8.3所示，圖中的C1、C2、C3、C4是電荷泵升壓及電壓反轉(zhuǎn)部分電路，產(chǎn)生V+、V-電源供EIA電平轉(zhuǎn)換使用，C5是VCC對(duì)地去耦電容，其值為0.1UF，電容C1～C5安裝時(shí)必須盡量靠近MAX232芯片引腳，以提高抗干擾能力。圖8.3采用MAX232CPE芯片的PC機(jī)與單片機(jī)串行通信接口電路第九頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D8.4是一個(gè)采用分立元件構(gòu)成的簡(jiǎn)易R(shí)S-232串行通信接口電路，使用三極管進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，由于簡(jiǎn)單的通信，對(duì)于通信穩(wěn)定性要求較高的應(yīng)用，不建議使用分立元件，因?yàn)榉至⒃娐返姆€(wěn)定性，誤碼率較高，不能完全滿足RS-232C的全部技術(shù)指標(biāo)。分立元件組成的電路優(yōu)點(diǎn)是成本低廉，部分網(wǎng)站上介紹的產(chǎn)品就分立元件構(gòu)成。圖8.4采用分立元件的簡(jiǎn)易R(shí)S-232C通信接口電路第十頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日8.1.3PIC串行通信設(shè)計(jì)實(shí)例當(dāng)PIC單片機(jī)不具備片上硬件USART或者USART不夠用時(shí)，可以利用軟件模擬實(shí)現(xiàn)異步串行通信。Microchip公司推出的PIC系列單片機(jī)PIC16C711具有運(yùn)行速度快、低功耗、價(jià)格低、體積小等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)椋痪邆溆布SART時(shí)需要用一般I/O口來(lái)模擬串行口。1．串行接口硬件電路

如圖8.5所示，RB0為接收腳，RB5為發(fā)送腳。RB0除作為一般I/O引腳外，還可以作為外部中斷輸入引腳，引起中斷的方式分為上跳沿和下跳沿兩種方式。設(shè)置下跳沿引起中斷。當(dāng)起始位到來(lái)時(shí)，RB0上出現(xiàn)下跳沿，引起中斷，如果不是干擾信號(hào)則開(kāi)始接收數(shù)據(jù)。RS-485標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，傳輸速率高、傳送距離遠(yuǎn)。它規(guī)定了雙端（平衡式）電氣接口特性。當(dāng)單片機(jī)與具有RS-485接口的PC機(jī)通信時(shí)，需要進(jìn)行信號(hào)形式的轉(zhuǎn)換。從單片機(jī)發(fā)送到PC機(jī)的信號(hào)首先轉(zhuǎn)換成平衡信號(hào)，再送往PC機(jī)。從PC機(jī)發(fā)送到單片機(jī)的信號(hào)先轉(zhuǎn)換成非平衡信號(hào)，再輸入單片機(jī)。信號(hào)形式的轉(zhuǎn)換工作由RS-485接口芯片SN75176完成。SN75176差分總線收發(fā)器工作在半雙工方式，當(dāng)工作于發(fā)送方式時(shí)，發(fā)送使能引腳DE為高電平，接收使能引腳RE也為高電平。當(dāng)工作于接收方式時(shí)，發(fā)送使能引腳DE為低電平，接收使能引腳RE也為低電平。這樣，可以將DE與RE連接在一起，由RB6引腳輸出控制信號(hào)，控制SN75176的發(fā)送和接收使能。為了減少線路上信號(hào)的反射，需要匹配線路的特性阻抗。由于通信載體是雙絞線，它的特性阻抗為120Ω左右，所以線路設(shè)計(jì)時(shí)，在RS-485網(wǎng)絡(luò)傳輸線的始端和末端各應(yīng)接1只120Ω的匹配電阻，R1為單片機(jī)一側(cè)的匹配電阻。由于RS485芯片的特性，接收器的靈敏度為±200mV，即差分輸入端VA-VB≥200mV時(shí)，輸出邏輯“1”；VA-VB≤-200mV時(shí)，輸出邏輯“0”。當(dāng)︱VA-VB︱≤200mV時(shí)，輸出不確定。因此，當(dāng)A、B無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，可能造成接收引腳R上出現(xiàn)低電平，這會(huì)誤認(rèn)為通信幀起始位到來(lái)而引起工作不正常。第十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日為了避免這種情況發(fā)生，可以人工的讓A端電位高于B端電位，使R引腳在RS485總線不發(fā)送期間呈現(xiàn)唯一的高電平，單片機(jī)不會(huì)被誤中斷而接收到亂字符。通過(guò)在A、B接上拉、下拉電阻R3、R2可解決這個(gè)問(wèn)題。圖8.5PIC16C711與PC機(jī)之間的接口電路2．單片機(jī)通信程序框圖

PIC單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信方式為半雙工方式。一幀數(shù)據(jù)包括一位起始位、8位數(shù)據(jù)位、一位停止位和無(wú)奇偶校驗(yàn)位。設(shè)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的波特率為9600b/s，則每一位占用的時(shí)間td為19600s，約為104μs。單片機(jī)晶振頻率為4MHz，單片機(jī)執(zhí)行一條指令耗費(fèi)時(shí)間1μs?！駟纹瑱C(jī)接收數(shù)據(jù)程序框圖PIC16C711單片機(jī)的RB0引腳具備外部引腳跳變沿中斷功能，向RB0引腳送一個(gè)上跳沿或下跳沿信號(hào)，則INTCON寄存器的外部引腳跳變沿中斷標(biāo)志位INTF被置1。如果總中斷和外部引腳跳變沿中斷都使能，并且此時(shí)單片機(jī)沒(méi)有執(zhí)行其他中斷服務(wù)子程序，程序進(jìn)入INT中斷服務(wù)子程序。根據(jù)異步串行通信的特點(diǎn)，通信線路空閑時(shí)單片機(jī)接收的是第十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日高電平，起始位到來(lái)時(shí)單片機(jī)接收到低電平，因此空閑位和起始位之間是一個(gè)下跳沿。單片機(jī)接收到下跳沿即起始位后，馬上進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，準(zhǔn)備接收一幀數(shù)據(jù)。因此在主程序中設(shè)置由下跳沿引起外部引腳跳變沿中斷。下面將主要分析接收子程序即中斷服務(wù)子程序。單片機(jī)接收數(shù)據(jù)程序框圖如圖8.6所示。進(jìn)入中斷服務(wù)子程序后，首先保護(hù)中斷現(xiàn)場(chǎng)，然后檢測(cè)起始位是否是“真的”。由于可能存在的各種干擾，PIC單片機(jī)有可能接收到的干擾信號(hào)正好是一個(gè)下跳沿，而實(shí)際上此時(shí)根本沒(méi)有數(shù)據(jù)到來(lái)，從而造成誤接收數(shù)據(jù)。因此檢測(cè)起始位的真實(shí)性是有必要的。采取的方法是在52μs（起始位的中點(diǎn)）后，檢測(cè)一次RB0上的信號(hào)。程序框圖中是延時(shí)47μs后檢測(cè)RB0上的信號(hào)，原因是保護(hù)中斷現(xiàn)場(chǎng)的幾條指令要耗費(fèi)幾個(gè)μs。如果是低電平，則起始位是“真的”，否則為干擾信號(hào)，單片機(jī)清INTF標(biāo)志位，然后退出中斷服務(wù)子程序，回到主程序。若起始位是“真的”，則準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)規(guī)定數(shù)據(jù)位為8位，故首先設(shè)置接收計(jì)數(shù)器R_CNT內(nèi)容為8。然后將STATUS寄存器中的C位清零，并右移接收數(shù)據(jù)寄存器RCV_R。C的內(nèi)容即0移入RCV_R最高位，接下來(lái)接收數(shù)據(jù)位。為盡量保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)該在每位數(shù)據(jù)的中點(diǎn)檢測(cè)該位數(shù)據(jù)。因此，檢測(cè)第一位數(shù)據(jù)的時(shí)刻距離檢測(cè)起始位的時(shí)刻應(yīng)該是一位數(shù)據(jù)所占的時(shí)間即104μs，此后的每一位數(shù)據(jù)檢測(cè)時(shí)刻之間也是如此。此時(shí)又要用到延時(shí)程序。因?yàn)槊績(jī)纱螜z測(cè)時(shí)刻之間除了延時(shí)之外，指令（C清零、右移等指令）還要占用時(shí)間，這些指令占用5～6μs，因此，為了盡量保證在每一位的中心位置檢測(cè)數(shù)據(jù)，延時(shí)時(shí)間定為98μs。如果檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)位為1，則置RCV_R最高位為1。如果數(shù)據(jù)位為0，則不必改變最高位，因?yàn)镃為0且已經(jīng)移入RCV_R的最高位。然后，將接收計(jì)數(shù)器內(nèi)容減1。8位數(shù)據(jù)接收完畢后，清INTF標(biāo)志。最后，退出中斷服務(wù)子程序。至此，8位數(shù)據(jù)接收全部存放于RCV_R中。第十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日●單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)程序框圖用RB5引腳作為發(fā)送引腳，單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)程序框圖如圖8.7所示。當(dāng)有數(shù)據(jù)要從單片機(jī)發(fā)往PC機(jī)時(shí)，單片機(jī)調(diào)用發(fā)送子程序。在發(fā)送子程序中，首先設(shè)置發(fā)送計(jì)數(shù)器內(nèi)容為8，然后發(fā)送起始位，起始位應(yīng)持續(xù)104μs。因此要調(diào)用延時(shí)子程序，延時(shí)子程序執(zhí)行完后，RB5上的信號(hào)并未立刻變成第一位數(shù)據(jù)的值，這是因?yàn)檫€要執(zhí)行幾條指令，如右移TRS_R、置位等RB5上的信號(hào)才會(huì)變化。假設(shè)延時(shí)104μs，那么加上幾條指令的執(zhí)行時(shí)間，起始位就比104μs寬了。因此，延時(shí)子程序少于104μs，根據(jù)具體的程序定為97μs。然后，右移發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器TRS_R，將其最低位即要發(fā)送的數(shù)據(jù)位移入C中，再根據(jù)C中的內(nèi)容將RB5清零或置1，然后將發(fā)送計(jì)數(shù)器內(nèi)容減1，并判斷其是否為0。若為1，則說(shuō)明未發(fā)送完畢，繼續(xù)發(fā)送;否則，發(fā)送停止位。最后，退出發(fā)送子程序。第十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D8.6單片機(jī)接收數(shù)據(jù)程序框圖圖8.7單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)程序框圖第十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日8.2PIC的USART應(yīng)用

8.2.1PIC16F877非同步通信功能（USART接口）通用同步/異步接收發(fā)送模塊（USART）是兩個(gè)串行通信接口之一，USART又稱為SCI（SerialCommunicationInterface）。USART可以設(shè)置為全雙工異步串行通信系統(tǒng)，這種方式可以與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC或串行接口CRT等外圍設(shè)備進(jìn)行串行通信。也可以設(shè)置為半雙工異步串行通信系統(tǒng)，與串行接口的A/D或D/A集成電路、串行EEPROM等器件連接。

USART是二線制串行通信接口，它可以被定義如下三種工作方式：全雙工異步方式、半雙工同步主控方式、半雙工同步從動(dòng)方式。為了把RC6和RC7分別設(shè)置成串行通信接口的發(fā)送/時(shí)鐘（TX/CK）線和接收/數(shù)據(jù)（TX/DT）線，必須首先把SPEN位（TCSTAT的RD7）和方向寄存器TRISC的D7：D6置1。

USART功能模塊含有兩個(gè)8位可讀/寫(xiě)的狀態(tài)/控制寄存器，它們是發(fā)送狀態(tài)/控制寄存器TXSTA和接收狀態(tài)/控制寄存器。第十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日USART帶有一個(gè)8位波特率發(fā)生器BRG（BaudRatoGenerator），BRG支持USART的同步和異步工作方式。用SPBRG寄存器控制一個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)器的周期。在異步方式下，發(fā)送狀態(tài)/控制寄存器TXSTA的BRGH位（即D2）也被用來(lái)控制波特率（在同步方式下忽略BRGH位）。向波特率寄存器SPBRG寫(xiě)入一個(gè)新的初值時(shí)，都會(huì)使BRG定時(shí)器復(fù)位清零，由此可以保證BRG不需要等到定時(shí)器溢出后就可以輸出新的波特率。對(duì)USART方式進(jìn)行初始化的程序如下：BSFSTATUS，RP0；將指針指向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的第1頁(yè)MOVLW0x19MOVWFSPBRG；設(shè)置波特率為9600BCFSTATUS，RP0；將指針指向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的第0頁(yè)CLRFRCSTA；將接收控制和狀態(tài)寄存器清零BSFRCSTA，SPEN；串口允許CLRFPIR1；清除中斷標(biāo)志BSFSTATUS，RP0；將指針指向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的第1頁(yè)CLRFTXSTA；將發(fā)送控制和狀態(tài)寄存器清零BSFTXSTA，BRGH；設(shè)置為異步、高速波特率BSFTXSTA，TXEN；允許發(fā)送BCFSTATUS，RP0；將指針指向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的第0頁(yè)BSFRCSTA，CREN；允許接收初始化完成后，即可發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)查詢發(fā)送/接收中斷標(biāo)志位即可判斷是否發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)/接收到一個(gè)數(shù)據(jù)。送/接收中斷標(biāo)地不需要也不有用軟件復(fù)位。第十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日在異步串行發(fā)送的過(guò)程中，只要TXREG寄存器為空，中斷標(biāo)志TXIF就置位。因此，TXIF為1并不是發(fā)送完畢的標(biāo)志，但仍可以用TXIF標(biāo)志來(lái)判斷。因此當(dāng)TXREG為空時(shí)，將數(shù)據(jù)送入后，數(shù)據(jù)會(huì)保留在TXREG寄存器中，直到前一個(gè)數(shù)據(jù)從發(fā)送移位寄存器中移出，即前一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送。8.2.2串行接口芯片8251A

8251的管腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8.8所示。1．同CPU的連接信號(hào)●RESET：當(dāng)這個(gè)引腳上出現(xiàn)一個(gè)6倍時(shí)鐘寬的高電平信號(hào)時(shí)，芯片被復(fù)位，使芯片處于空閑狀態(tài)。這個(gè)空閑狀態(tài)將一直保持到由編程確定了新?tīng)顟B(tài)才結(jié)束。在系統(tǒng)中使用此芯片時(shí)，總是把復(fù)位端與系統(tǒng)的復(fù)位線相連，使它受到加電自動(dòng)復(fù)位和人工復(fù)位的控制。●CLK：是為芯片內(nèi)有關(guān)電路工作提供時(shí)鐘的輸入端。這個(gè)時(shí)鐘的頻率與數(shù)據(jù)速率并無(wú)直接關(guān)系，但是，為了電路工作可靠，在同步方式下最好使這個(gè)頻率比數(shù)據(jù)速率大30倍以上。在異步方式下，大4.5倍?！?、：是CPU對(duì)8251A中的寄存器讀、寫(xiě)時(shí)的控制信號(hào)輸入端?！馛/：是一個(gè)決定CPU對(duì)芯片讀寫(xiě)內(nèi)容的控制輸入端。如果輸入為高電平，CPU對(duì)芯片就是寫(xiě)控制字或讀狀態(tài)字；反之，讀寫(xiě)的內(nèi)容就是數(shù)據(jù)。通常，將該端與地址線的最低位相接。于是，8251A就占有兩個(gè)端口地址，偶地址為數(shù)據(jù)口地址，而奇地址為控制口地址。●:片選輸入端。該引腳輸入低電平時(shí)，芯片可以與CPU之間傳輸數(shù)據(jù)；反之，芯片的8個(gè)數(shù)據(jù)引腳處于懸空狀態(tài)。第十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D8.88251A芯片引腳

●D0～D7：雙向8位數(shù)據(jù)線，同片內(nèi)數(shù)據(jù)總線緩沖器相連，CPU通過(guò)D0～D7向8251A寫(xiě)數(shù)據(jù)和控制字，以及讀數(shù)據(jù)和狀態(tài)字。2．MODEM控制信號(hào)8251A還提供了四個(gè)與MODEM相連的控制信號(hào)，信號(hào)的含義與RS232C標(biāo)準(zhǔn)相同?！瘢―ataTerminalReady）：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好（輸出，低電平有效）。這是一個(gè)通用的輸出信號(hào)，可由命令字的位1置“1”，而變?yōu)橛行?，用以表示CPU準(zhǔn)備就緒。第十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日●（DataTerminalReady）：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好（輸出，低電平有效）。這是一個(gè)通用的輸出信號(hào)，可由命令字的位1置“1”，而變?yōu)橛行?，用以表示CPU準(zhǔn)備就緒?！瘢≧equestToSend）：請(qǐng)求發(fā)送（輸出，低電平有效）。此信號(hào)用于通知調(diào)制器，CPU已準(zhǔn)備好發(fā)送。它可由命令字的位5置“1”而變?yōu)橛行Вǖ碗娖接行В??！?ClearToSend）：清除發(fā)送信號(hào)（輸入，低電平有效）。這是調(diào)制解凋器或其它外設(shè)送到8251A中的調(diào)制解調(diào)器控制器的信號(hào)。當(dāng)其有效時(shí)，表示允許USART發(fā)送數(shù)據(jù)。上述四個(gè)信號(hào)在使用時(shí)應(yīng)按規(guī)定引腳連接。信號(hào)在傳輸過(guò)程中，由MODEM輸入后存放在8251A的狀態(tài)字節(jié)中，芯片內(nèi)對(duì)此并不作處理，只有當(dāng)CPU讀狀態(tài)后才可能給出響應(yīng)。CTS也是從MODEM送來(lái)的信號(hào)，如果為低電平。且8251A中已經(jīng)設(shè)置了允許發(fā)送命令，芯片就可以向MODEM送出串行數(shù)據(jù)。如果在數(shù)據(jù)傳送中，出現(xiàn)了某個(gè)條件不滿足的情況，那么，在傳輸完當(dāng)前的字節(jié)后，即行停止。和都是由CPU寫(xiě)命令時(shí)給8251A設(shè)置的，為使兩個(gè)引腳有效（低電平），對(duì)寄存器中這兩位應(yīng)寫(xiě)入“1”。3．發(fā)送器有關(guān)信號(hào)●TxD：發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送緩沖器從數(shù)據(jù)總線上接收數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，并按要求插入附加字符或附加位后，在時(shí)鐘的下降沿按位從TxD上發(fā)送出去?！駒RDY：發(fā)送器準(zhǔn)備好信號(hào)。如果該信號(hào)有效，就表示發(fā)送緩沖器已空，CPU可以向芯片送入新的數(shù)據(jù)。這個(gè)信號(hào)的狀態(tài)要受到命令字中TxEN位（允許發(fā)送）的控制。如果把TxRDY信號(hào)作為向CPU請(qǐng)求數(shù)據(jù)的中斷信號(hào)，TxEN位就可以看作是中斷控制的屏蔽位。在8251A的狀態(tài)字中有一位TxRDY，CPU也可以用查詢的方式判斷是否可以送數(shù)據(jù)。第二十頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日●TxE：發(fā)送緩沖器空標(biāo)志。不管發(fā)送時(shí)是處于等待還是發(fā)送狀態(tài)，只要發(fā)送緩沖器中沒(méi)有再要發(fā)送的字符，這個(gè)標(biāo)志就變高。當(dāng)從CPU送入一個(gè)數(shù)據(jù)字符時(shí)，該位標(biāo)志就被復(fù)位。這個(gè)標(biāo)志可以用來(lái)表示一段數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)束。如果是半雙工工作，這個(gè)標(biāo)志可以用作從發(fā)到收的轉(zhuǎn)換。同步工作時(shí)，如果臨時(shí)出現(xiàn)TxE，就意味著數(shù)據(jù)發(fā)送出現(xiàn)空缺，芯片會(huì)自動(dòng)插補(bǔ)同步字符?！瘢狠斎丝刂瓢l(fā)送器數(shù)據(jù)速率的時(shí)鐘。每個(gè)數(shù)據(jù)的移位輸出，是在TxC的下降沿實(shí)現(xiàn)的。異步方式下，的頻率可以是數(shù)據(jù)速率的1、16或64倍。同步方式時(shí)，

的頻率與數(shù)據(jù)速率相同。4．接收器有關(guān)信號(hào)●RxD：接收數(shù)據(jù)。用來(lái)接收外設(shè)送來(lái)的串行數(shù)據(jù)，按規(guī)定檢查有關(guān)字符或有關(guān)位后，經(jīng)串一并轉(zhuǎn)換送入數(shù)據(jù)總線緩沖器，RxD在時(shí)鐘上升沿采樣輸入?！馬xRDY：接收器準(zhǔn)備好標(biāo)志。如果該位為高電乎，接收緩沖器中就已經(jīng)有組裝好了的一個(gè)數(shù)據(jù)字符，可通知CPU將它取走。與TxRDY相似，RxRDY也可用作中斷請(qǐng)求信號(hào)，也可以通過(guò)讀狀態(tài)字了解接收器狀態(tài)。一旦CPU讀走這個(gè)數(shù)據(jù)字符，RxRDY被復(fù)位。要是CPU沒(méi)有及時(shí)取走數(shù)據(jù)，新接收數(shù)據(jù)將覆蓋數(shù)據(jù)，使一個(gè)數(shù)據(jù)丟失，出現(xiàn)溢出錯(cuò)誤，并反映在狀態(tài)字中?！瘢航邮諘r(shí)鐘輸入端。當(dāng)時(shí)鐘處在上升沿時(shí)，才可能把數(shù)據(jù)取樣輸入。時(shí)鐘速率的規(guī)定與相同。實(shí)際上，和往往連接在一起，用同一個(gè)時(shí)鐘源。第二十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日●SYNDET/BRKDET：同步和間斷檢測(cè)。芯片在同步方式工作時(shí)，用作同步檢測(cè)端；異步時(shí)則用作間斷檢測(cè)輸出。芯片可以由編程確定是內(nèi)同步還是外同步。如果是內(nèi)同步，就由芯片內(nèi)電路搜索同步字符，一旦找到，就由該端輸出一個(gè)高電平。如果是外同步，當(dāng)片外檢測(cè)電路找到同步字符后，就可以從該引腳輸入一個(gè)高電平信號(hào)，使8251A正式開(kāi)始接收。一旦開(kāi)始正常接收數(shù)據(jù)，同步檢測(cè)端恢復(fù)低電平輸出。異步方式工作中，通常在線路上無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)以高電平表示。在8251A中也可以由程序控制，使無(wú)數(shù)據(jù)的間斷時(shí)間內(nèi)線路上呈現(xiàn)低電平，即發(fā)送一個(gè)字符長(zhǎng)度的全“0”碼。接收端具有對(duì)這種間斷碼檢測(cè)的能力，如果檢測(cè)到間斷碼，將從該端輸出一個(gè)高電平。為了避免接收器對(duì)尚未正式開(kāi)始工作的線路低電平誤認(rèn)為間斷狀態(tài)，8251A在復(fù)位后總是要在檢測(cè)到一次高電平輸入后，才開(kāi)始對(duì)間斷狀態(tài)的檢測(cè)。對(duì)于8251A它有三個(gè)字，一個(gè)方式指令字、命令指令字、狀態(tài)字，其中方式指令字和命令字都是要寫(xiě)入到控制口里的，而狀態(tài)字是從控制口讀出來(lái)的，如果讀和寫(xiě)能夠區(qū)別，也就是狀態(tài)字和指令字這兩個(gè)可以區(qū)別，但指示字里是方式指示字還是命令指示字，這個(gè)關(guān)系必須要注意，它們的關(guān)系應(yīng)是在開(kāi)機(jī)時(shí)、在復(fù)位時(shí)以及完成后，先給的字認(rèn)為是方式指示字。給完了方式指示字后再給的自動(dòng)認(rèn)為是命令指令字，就不會(huì)把后面給的當(dāng)作方式字進(jìn)行保存，而當(dāng)作命令控制操作。8.2.3USART應(yīng)用通信編程實(shí)例1．概述要在PIC16F877與PC機(jī)間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這里可應(yīng)用USART來(lái)實(shí)現(xiàn)。在編寫(xiě)程序時(shí)首先要設(shè)置好USART異步通訊模塊工作模式及相關(guān)寄存器，PIC16F877的USART與其他具有USART的PIC單片機(jī)一樣，可以被設(shè)置成為與PC機(jī)進(jìn)行全雙工異步通訊，第二十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日它是利用PORTC口的RC6和RC7兩個(gè)引腳作為通訊的2線制串行通訊接口。為了把PORTC口的RC6和RC7兩個(gè)引腳分別設(shè)置成串行通訊接口的發(fā)送（TX）腳和接收（RX）腳，必須要把USART的接收狀態(tài)和控制寄存器RCSTA的bit7（SPEN）位和TRISC寄存器的bit7置“1”，把TRISC寄存器的bit6置“0”。為了使USART分別工作于接收或發(fā)送狀態(tài)，就必須設(shè)置相應(yīng)的狀態(tài)寄存器和控制寄存器。在設(shè)置接收器時(shí)，要注意接收腳對(duì)接收信號(hào)的采樣。接收腳RX上的數(shù)據(jù)被采樣3次，通過(guò)一個(gè)三中取二邏輯檢測(cè)電路來(lái)判斷RX腳上的電平是高還是低，以作為采樣取值。另外，要使USART工作在異步通訊方式，就必須要設(shè)置通訊的傳送、接收速率即波特率，USART的波特率設(shè)置是通過(guò)控制獨(dú)立的一個(gè)8位波特率發(fā)生器BRG實(shí)現(xiàn)的。在異步工作方式下，串行通訊接口USART采用標(biāo)準(zhǔn)的不歸0（NRZ）格式（即1位起始位、8位或9位數(shù)據(jù)位及1位停止位），最常用的數(shù)據(jù)格式是8位。PIC16F877片內(nèi)的8位波特率發(fā)生器BRG可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)振蕩器的時(shí)鐘，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的波特率頻率。PIC16F877的USART發(fā)送和接收順序是從最低位（LSB）開(kāi)始。USART發(fā)送器和接收器在功能上是完全獨(dú)立的，但是它們所用的數(shù)據(jù)格式和波特率必須是相同的。波特率發(fā)生器可以根據(jù)發(fā)送狀態(tài)和控制寄存器TXSTA的bit2（BRGH）位設(shè)置產(chǎn)生2種不同的移位速度：對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘16分頻和64分頻的波特率時(shí)鐘，即設(shè)置該位在異步通訊模式為1時(shí)表示通訊為高速，為0時(shí)表示通訊為低速。要使USART工作于異步通訊模式，可通過(guò)對(duì)發(fā)送狀態(tài)和控制寄存器TXSTA的bit4（SYNC）位設(shè)置清“0”。由上可知，PIC16F877的USART異步工作設(shè)置主要包括對(duì)以下部件的設(shè)置：波特率發(fā)生器BRG、采樣電路、異步發(fā)送器、異步接收器等。這里關(guān)于PIC16F877的USART異步工作有兩點(diǎn)需要說(shuō)明：一是USART硬件不支持奇偶效驗(yàn)，但可以用軟件實(shí)現(xiàn)（并可作為第9位數(shù)據(jù)傳輸）；二是在CPU處于休眠工作方式時(shí)，USART不能工作在異步通訊方式。第二十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日2.USART波特率發(fā)生器BRG設(shè)置在異步通訊方式下，波特率發(fā)生器BRG需要設(shè)置一個(gè)初值，以使BRG輸出一個(gè)合適的波特率。在BRG設(shè)置時(shí)，其工作在高速還是低速是由發(fā)送狀態(tài)寄存器和控制寄存器TXSTA的bit2（BRCH）位進(jìn)行設(shè)置的。在PIC16F877內(nèi)部時(shí)鐘工作模式下，設(shè)置BRG波特率寄存器SPBRG在低速和高速初值的計(jì)算公式如下：BRGH=0（低速）異步波特率=FOSC/(64(X+1))BRGH=1（高速）波特率=FOSC/(16(X+1))其中，X為SPBRG寄存器的值（0～255）。實(shí)際應(yīng)用中，上式用于高速方式（BRGH=1）下計(jì)算波特率可以減小誤差。另外，在向波特率寄存器SPBRG寫(xiě)入一個(gè)新值時(shí)會(huì)使BRG定時(shí)器復(fù)位（清零），由此就可保證波特率發(fā)生器BRG不需要等到定時(shí)器溢出后就可輸出新的波特率。3.USART異步通訊的寄存器設(shè)置實(shí)現(xiàn)USART異步通訊的寄存器主要有：發(fā)送狀態(tài)寄存器和控制寄存器TXSTA、接收狀態(tài)和控制寄存器RCSTA、波特率發(fā)生器存器SPBRG、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器TXREG、接收數(shù)據(jù)寄存器RCREG、外圍接口中斷使能寄存器PIE1和外圍接口標(biāo)志寄存器PIR1等。●發(fā)送狀態(tài)和控制寄存器（表8.2）表8.2發(fā)送狀態(tài)和控制寄存器第二十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日bit7CSRC：異步方式未用。bit6TX9：發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度選擇位。1=選擇9位數(shù)據(jù)；0=選擇8位數(shù)據(jù)。bit5TXEN：發(fā)送允許位。1=允許發(fā)送;0=關(guān)閉發(fā)送。bit4SYNC：USART同步/異步方式選擇位。1=選擇同步方式；0=選擇異步方式。bit3此位未用。bit2BRGH：高速波特率使能位。1=高速；0=低速。bit1TRMT：發(fā)送移位寄存器（TSR）“空”標(biāo)志位。1=TSR空；0=TSR滿。bit0TX9D：發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位?！窠邮諣顟B(tài)和控制寄存器（表8.3）表8.3接收狀態(tài)和控制寄存器bit7SPEN：串行口使能位。1=允許串行口工作（把RC7和RC6設(shè)置成串行口引腳；0=禁止止串行工作;bit6RX9：接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度選擇位。1=選擇接收9位數(shù)據(jù)；0=選擇接收8位數(shù)據(jù)。bit5SREN：?jiǎn)巫止?jié)接收允許位。異步方式此位未用。Bit4CREN：連續(xù)接收選擇位。1=允許連續(xù)接收；0=禁止連續(xù)接收。第二十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日bit3ADDEN：地址匹配檢測(cè)使能位。1=允許地址匹配檢測(cè)，允許中斷并且當(dāng)RSR的D8被置1時(shí)讀接收緩沖器數(shù)據(jù)；0=禁止地址匹配檢測(cè)，接收所有字節(jié)，第9位被看作奇偶效驗(yàn)位。bit2FERR：幀格式錯(cuò)標(biāo)志位。1=幀格式錯(cuò)（讀RCREG寄存器可對(duì)該位刷新并且準(zhǔn)備接收下一個(gè)有效位）；0=無(wú)幀格式錯(cuò)。bit1OERR：越位溢出錯(cuò)標(biāo)志位。1=有溢出錯(cuò)，清CREN位可將此位清零；0=無(wú)溢出錯(cuò)。bit0RX9D：接收數(shù)據(jù)的第9位，可作奇偶效驗(yàn)位。●外圍接口中斷使能寄存器（表8.4）表8.4外圍接口中斷使能寄存器bit5RCIE：串行異步通訊接口接收中斷使能位。1=允許USART接收中斷；0=禁止US2ART接收中斷。bit4TXIE：串行異步通訊接口發(fā)送中斷使能位。1=允許USART發(fā)送中斷；0=禁止USART發(fā)送中斷。其余位在異步通訊中未用。第二十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日●外圍接口中斷標(biāo)志寄存器（表8.5）表8.5外圍接口中斷標(biāo)志寄存器bit5RCIF：異步串行通訊（USART）接口接收中斷標(biāo)志位；1=USART接收緩沖區(qū)滿;0=USART接收緩沖區(qū)空。bit4TXIF：異步串行通訊（USART）接口發(fā)送中斷標(biāo)志位；1=USART發(fā)送緩沖區(qū)空;0=USART發(fā)送緩沖區(qū)滿。其余位在異步通訊中未用?！衿渌拇嫫鞑ㄌ芈拾l(fā)生器存器SPBRG的設(shè)置可以參考USR2TA波特率發(fā)生器BRG的設(shè)置內(nèi)容，在設(shè)置該寄存器就是根據(jù)單片機(jī)工作時(shí)鐘頻率確定傳輸數(shù)據(jù)的波特率，只要將其初值寫(xiě)入SPBRG寄存器即可。發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器TXREG是將單片機(jī)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)存放的寄存器，在單片機(jī)未發(fā)送之前就必須要將備發(fā)送的數(shù)據(jù)裝入該寄存器。接收數(shù)據(jù)寄存器RCREG是將單片機(jī)接收到外界數(shù)據(jù)后存放數(shù)據(jù)的寄存器，在單片機(jī)確定接收的數(shù)據(jù)無(wú)誤后，將其數(shù)據(jù)存放到該寄存器中。第二十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日4．PIC16F877單片機(jī)與PC機(jī)實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換PC機(jī)的串行接口是符合EIARS-232C規(guī)范的外部總線標(biāo)準(zhǔn)接口。RS-232C采用的是負(fù)邏輯，即邏輯”1”：-5～-15V;邏輯”0”：+5～+15V。而CMOS電平為：邏輯“1”：4.99V，邏輯“0”：0.01V;TTL電平的邏輯“1”和“0”則分別為2.4V和0.4V。因此在用RS-232C總線進(jìn)行串行通信時(shí)需外接電路實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。在發(fā)送端用驅(qū)動(dòng)器將TTL或CMOS電平轉(zhuǎn)換為RS-232C電平，在接收端用接收器將RS-232C電平再轉(zhuǎn)換為T(mén)TL或CMOS電平。這里選用了MAXIM公司的MAX232來(lái)作電平轉(zhuǎn)換。MAX232屬于MAXIM公司的通用串行接收/發(fā)送驅(qū)動(dòng)器芯片。其外圍電路簡(jiǎn)單，只需外接4個(gè)0.1μF的電容即可，其系統(tǒng)硬件電路如圖8.9所示。圖中MAX232將PIC16F877的TX輸出的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS-232C電平，輸入到PC機(jī)，并將PC機(jī)輸出的RS-232C電平轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平，輸出到PIC16F877單片機(jī)的RX引腳。5.PC機(jī)支持與PIC16F877進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的PC機(jī)可與PIC16F877可以編程實(shí)現(xiàn)，其實(shí)現(xiàn)功能如下：PC機(jī)和單片機(jī)均可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，由PC機(jī)決定是發(fā)送還是接收;程序設(shè)定當(dāng)PC機(jī)鍵盤(pán)輸入發(fā)送指令時(shí)，PC機(jī)分別顯示PC機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)和單片機(jī)會(huì)送的數(shù)據(jù)；當(dāng)PC機(jī)鍵盤(pán)輸入接收指令時(shí)，PC機(jī)將接收單片機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，并將其數(shù)據(jù)顯示。在編程中，必須要注意設(shè)置PC機(jī)與PIC16F877單片機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸格式相同。通常采用的通訊協(xié)議如下：波特率為9600bps，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)奇偶效驗(yàn)位。PC機(jī)發(fā)送命令給單片機(jī)，鍵盤(pán)輸入發(fā)送命令時(shí)，控制單片機(jī)接收數(shù)據(jù)，當(dāng)PC機(jī)鍵盤(pán)輸入接收命令時(shí)，控制單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給PC機(jī)。PC機(jī)與PIC16F877單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的程序編制流程如圖8.10所示。

第二十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D8.9PIC16F877與PC接口原理圖源程序如下：1）初始化設(shè)置部分COUNTEQU0X20TEMPEQU0X21J0EQU0X22第二十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日ORG0NOP STARTGOTOMAINORG0X05MAINBANKSELTRISCMOVLWB’10000000’MOVWFTRISCMOVLW0X30;將RAM單元初始化MOVWFFSRBCFSTATUS，RP0MOVLW0X22MOVWFCOUNTBCFPIR1，RCIFBSFPIR1，TXIFINTRAMMOVFCOUNT，0MOVWFINDFINCFCOUNT，1INCFFSR，1BTFSSFSR，7GOTOINTRAM圖8.10數(shù)據(jù)交換程序流程框圖第三十頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日BANKSELTXSTAMOVLW0X19MOVWFSPBRG;波特率設(shè)置為9600bpsMOVLW0X04MOVWFTXSTA;異步高速方式BCFSTATUS，RP0MOVLW0X80MOVWFRCSTA;串行口使能MOVLW0X30MOVWFFSRBSFRCSTA，CREN;接收允許BSFSTATUS，RP0BSFTXSTA，TXEN;發(fā)送允許BCFSTATUS，RP02）接收并返回?cái)?shù)據(jù)部分WAITBTFSSPIR1，RCIFGOTOWAIT;接收PC機(jī)命令MOVFRCREG，0MOVWFTEMP第三十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日MOVWFINDFINCFFSRDECFSZTEMP;接收到的數(shù)據(jù)為1，則接收GOTOTXW;否則發(fā)送數(shù)據(jù)MOVLW0X06MOVWFTEMPWAIT1BTFSSPIR1，RCIFGOTOWAIT1;接收一個(gè)數(shù)據(jù)MOVFRCREG，0MOVWFCOUNTMOVWFTXREGLOOPTXBTFSSPIR1，TXIF;將接收到的數(shù)據(jù)送回PC機(jī)GOTOLOOPTXMOVFCOUNT，0MOVWFINDFINCFFSRDECFSZTEMPGOTOWAIT1GOTOOVER;處理完畢第三十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日TXWMOVLW0X09;向PC機(jī)發(fā)送9個(gè)數(shù)據(jù)MOVWFTEMPMOVLWD’00’MOVWFJ03）發(fā)送數(shù)據(jù)部分TXW0MOVFJ0，0MOVWFTXREGINCFJ0;單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)為0～8和一位存儲(chǔ)數(shù)據(jù)TXW1BTFSSPIR1，TXIFGOTOTXW1DECFSZTEMPGOTOTXW0OVERBCFRCSTA，CREN;通信任務(wù)完成，關(guān)接收和發(fā)送允許要實(shí)現(xiàn)PIC單片機(jī)與PC機(jī)間的數(shù)據(jù)通訊，不僅是要連接硬件電路和對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，同時(shí)還需要在PC上編寫(xiě)數(shù)據(jù)收發(fā)的程序。通常，對(duì)于單片機(jī)與PC機(jī)間的數(shù)據(jù)通訊交換調(diào)試時(shí)，可以串口通訊調(diào)試工具，同時(shí)也可以自編調(diào)試程序。程序編寫(xiě)好后，再與上述PIC16F877一起進(jìn)行操作，即可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易通訊數(shù)據(jù)交換。第三十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日這里特別需要注意的是：當(dāng)PC機(jī)與單片機(jī)系統(tǒng)通信時(shí)，單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（RAM）內(nèi)的數(shù)據(jù)是十六進(jìn)制，在信號(hào)線上傳輸?shù)氖鞘M(jìn)制數(shù)的ASCII碼的二進(jìn)制形式;而Windows系統(tǒng)下使用的是ANSI碼，ANSI碼僅在前126個(gè)與ASCII碼相同，即在Windows下接收到的是十六進(jìn)制數(shù)的ASCII碼的字符串，可先轉(zhuǎn)換為ANSI碼后再在Windows下還原為十六進(jìn)制數(shù)。第三十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日8.3USB接口設(shè)計(jì)

USB的全稱是通用串行總線（UniversalSerialBus），最多可連接127臺(tái)外設(shè)，USB其最大的特點(diǎn)是支持熱插拔和即插即用。當(dāng)設(shè)備插入時(shí)，主機(jī)枚舉此設(shè)備并加載所需的驅(qū)動(dòng)程序，因此使用遠(yuǎn)比PCI和ISA總線方便。USB速度比平行并聯(lián)總線（ParellelBus，例如EPP、LPT）與串聯(lián)總線（SerialPort，例如RS-232）等傳統(tǒng)電腦用標(biāo)準(zhǔn)總線快上許多。原標(biāo)準(zhǔn)中USB1.1的最大傳輸帶寬為12Mbps，USB2.0的最大傳輸帶寬為480MbpsUSB的設(shè)計(jì)為非對(duì)稱式的，它由一個(gè)主機(jī)（host）控制器和若干通過(guò)hub設(shè)備以樹(shù)形連接的設(shè)備組成。一個(gè)控制器下最多可以有5級(jí)hub，包括Hub在內(nèi)，最多可以連接127個(gè)設(shè)備，而一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以同時(shí)有多個(gè)控制器。和SPI-SCSI等標(biāo)準(zhǔn)不同，USBhub不需要終結(jié)器

USB可以連接的外設(shè)有鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、gamepad、游戲桿、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)、硬盤(pán)和網(wǎng)絡(luò)部件。對(duì)數(shù)碼相機(jī)這樣的多媒體外設(shè)USB已經(jīng)是缺省接口；由于大大簡(jiǎn)化了與計(jì)算機(jī)的連接，USB也逐步取代并口成為打印機(jī)的主流連接方式。2004年已經(jīng)有超過(guò)1億臺(tái)USB設(shè)備；到2005年顯示器和高清晰度數(shù)字視頻外設(shè)是僅有的USB未能染指的外設(shè)類別，，因?yàn)樗麄冃枰叩膫鬏斔俾省５谌屙?yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日由于USB支持熱插拔，即插即用的優(yōu)點(diǎn)，所以USB接口已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口。USB目前有兩個(gè)版本，USB1.1的最高數(shù)據(jù)傳輸率為12Mbps，USB2.0則提高到480Mbps。二者的物理接口完全一致，數(shù)據(jù)傳輸率上的差別完全由PC的USBhost控制器以及USB設(shè)備決定。USB還可以通過(guò)連接線為設(shè)備提供最高5V，500mA的電力。現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中將UBS統(tǒng)一為USB2.0，分為：(1)High-speed，傳輸速率25Mbps～400Mbps（最大480Mbps）(2)Full-speed，傳輸速率500Kbps～10Mbps（最大12Mbps）(3)Low-speed，傳輸速率10Kbps～100Kbps（最大1.5Mbps）USB的優(yōu)點(diǎn)：●USB具有真正的“即插即用”特性，用戶可以很容易地對(duì)外設(shè)進(jìn)行安裝和拆卸，主機(jī)可按外設(shè)的增刪情況自動(dòng)配置系統(tǒng)資源，同時(shí)用戶可以在不關(guān)機(jī)的情況下進(jìn)行外設(shè)的更換，外設(shè)裝置的驅(qū)動(dòng)程序的安裝刪除將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化?！馯SB具有很強(qiáng)的連接能力?！竦统杀尽！窨臻g的節(jié)省?！馯SB與ETDM特性可以支持諸如ISDN等高速數(shù)字電話信息通路接口?！襁B接電纜輕巧，電源體積縮小。●USB一種開(kāi)放性的不具專利版權(quán)的理想工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。8.3.1USB接口規(guī)范

目前USB支持3種數(shù)據(jù)信號(hào)速率，USB設(shè)備應(yīng)該在其外殼或者有時(shí)是自身上正確標(biāo)明其使用的速率。USB-IF進(jìn)行設(shè)備認(rèn)證并為通過(guò)兼容測(cè)試并支付許可費(fèi)用的設(shè)備第三十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日提供基本速率（低速和全速）和高速的特殊商標(biāo)許可。1.5Mbit/s（183KByte/s）的低速速率，主要用于人機(jī)接口設(shè)備（HumanInterfaceDevices，HID）例如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、游戲桿。12Mbit/s（1.4MByte/s）的全速速率，在USB2.0之前是曾經(jīng)是最高速率，后起的更高速率的高速接口應(yīng)該兼容全速速率。多個(gè)全速設(shè)備間可以按照先到先得法則劃分帶寬；使用多個(gè)等時(shí)設(shè)備時(shí)會(huì)超過(guò)帶寬上限也并不罕見(jiàn)。所有的USBHub支持全速速率。480Mbit/s（57MByte/s）的高速速率，并非所有的USB2.0設(shè)備都是高速的。高速設(shè)備插入全速hub時(shí)應(yīng)該與全速兼容。而高速hub具有所謂TransactionTranslator（事務(wù)翻譯器）功能，能夠隔離全速、低速設(shè)備與高速之間數(shù)據(jù)流，但是不會(huì)影響供電和串聯(lián)深度。1．機(jī)械和電氣標(biāo)準(zhǔn)

圖8.11標(biāo)準(zhǔn)USB接口第三十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日標(biāo)準(zhǔn)USB接口如圖8.11所示，其電氣特性見(jiàn)表8.6。USB信號(hào)使用分別標(biāo)記為D+和D-的雙絞線傳輸，各自使用半雙工差分信號(hào)并協(xié)同工作，以抵消長(zhǎng)導(dǎo)線的電磁干擾。USB的電纜有四根線，兩根傳送的是5V的電源，有一些直接和電源HUB相連的設(shè)備可以直接利用它來(lái)供電。另外的兩根是數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)線是單工的，在整個(gè)的一個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)速率是一定的，要么是高速，要么是低速，沒(méi)有一個(gè)可以中間變速的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)碼流的變速.在這一點(diǎn)上，USB和1394有明顯的差別。USB的總線可以在不使用的時(shí)候被掛起，這樣一來(lái)就可以節(jié)約能源。在有些時(shí)候的總線還有可能擋機(jī)（stall），比如說(shuō)象數(shù)據(jù)傳送的時(shí)候突然被打斷，這個(gè)時(shí)候通過(guò)host的重新配置可以實(shí)現(xiàn)總線的重新工作。表8.6標(biāo)準(zhǔn)USB電氣特性表第三十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日2．編碼方式USB標(biāo)準(zhǔn)采用NRZI方式（翻轉(zhuǎn)不歸零制）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。翻轉(zhuǎn)不歸零制（non-returntozero，inverted），電平保持時(shí)傳送邏輯1，電平翻轉(zhuǎn)時(shí)傳送邏輯0。軟件架構(gòu)

一個(gè)USB主機(jī)通過(guò)hub鏈可以連接多個(gè)設(shè)備。由于理論上一個(gè)物理設(shè)備可以承擔(dān)多種功能，例如路由器同時(shí)也可以是一個(gè)SD卡讀卡器，USB的術(shù)語(yǔ)中設(shè)備（device）指的是功能（functions）。集線器（hub）由于作用特殊，按照正式的觀點(diǎn)并不認(rèn)為是function。直接連接到主機(jī)的hub是根（root）hub。4.端點(diǎn)設(shè)備/功能（和集線器）與管道（pipe）（即邏輯通道）聯(lián)系在一起，管道把主機(jī)控制器和被稱為端點(diǎn)的邏輯實(shí)體連接起來(lái)。管道和比特流（例如UNIX的pipeline）有著相同的含義，而在USB詞匯中術(shù)語(yǔ)端點(diǎn)經(jīng)常和管道混用，甚至在正式文檔中。端點(diǎn)（和各自的管道）在每個(gè)方向上按照0-15編號(hào)，因此一個(gè)設(shè)備/功能最多有32個(gè)活動(dòng)管道，16個(gè)進(jìn)，16個(gè)出。兩個(gè)方向的端點(diǎn)0總是留給總線管理，占用了32個(gè)端點(diǎn)中的2個(gè)。在管道中，數(shù)據(jù)使用不同長(zhǎng)度的包傳遞，端點(diǎn)可以傳遞的包長(zhǎng)度上限一般是長(zhǎng)度的2^n字節(jié)，所以USB包經(jīng)常包含的數(shù)據(jù)量依次有8、16、32、64、128、256、512或者1024字節(jié)。一個(gè)端點(diǎn)只能單向（進(jìn)/出）傳輸數(shù)據(jù)，自然管道也是單向的。每個(gè)USB設(shè)備至少有兩個(gè)端點(diǎn)/管道：它們分別是進(jìn)出方向的，編號(hào)為0，用于控制總線上的設(shè)備。按照各自的傳輸類型，管道被分為4類：第三十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日●控制傳輸一般用于短的、簡(jiǎn)單的對(duì)設(shè)備的命令和狀態(tài)反饋，例如用于總線控制的0號(hào)管道?！竦葧r(shí)傳輸——按照有保障的速度（可能但不必然是盡快地）傳輸，可能有數(shù)據(jù)丟失，例如實(shí)時(shí)的音頻、視頻。●中斷傳輸——用于必須保證盡快反應(yīng)的設(shè)備（有限延遲），例如鼠標(biāo)、鍵盤(pán)。●批量傳輸——使用余下的帶寬大量地（但是沒(méi)有對(duì)于延遲、連續(xù)性、帶寬和速度的保證）傳輸數(shù)據(jù)，例如普通的文件傳輸。一旦設(shè)備（功能）通過(guò)總線的hub附加到主機(jī)控制器，主機(jī)控制器就給它分配一個(gè)主機(jī)上唯一的7位地址。主機(jī)控制器通過(guò)投票分配流量，一般是通過(guò)輪詢模式，因此沒(méi)有明確向主機(jī)控制器請(qǐng)求之前，設(shè)備不能傳輸數(shù)據(jù)。為了訪問(wèn)端點(diǎn)，必須獲得一個(gè)分層的配置。連接到主機(jī)的設(shè)備有且僅有一個(gè)設(shè)備描述符（devicedescriptor），而設(shè)備描述符有若干配置描述符（configurationdescriptors）。這些配置一般與狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，例如活躍和節(jié)能模式。每個(gè)配置描述符有若干接口描述符（interfacesetting），用于描述設(shè)備的一定方面，所以可以被用于不同的用途：如一個(gè)相機(jī)可能擁有視頻和音頻兩個(gè)接口。接口描述符有一個(gè)缺省接口設(shè)置（defaultinterfacesetting）和可能多個(gè)替代接口設(shè)置（alternateinterfacesettings），它們都擁有如上所述的端點(diǎn)描述符。一個(gè)端點(diǎn)能夠在多個(gè)接口和替代接口設(shè)置之間復(fù)用。5.USB接頭接頭是由USB協(xié)會(huì)所指定，接頭的設(shè)計(jì)一方面為了支持眾多USB的基本需求，另一方面也避免以往許多類似串行接頭所出現(xiàn)的問(wèn)題。接頭設(shè)計(jì)的相當(dāng)耐用。許多以往使用的接頭較脆弱，即使受力不大，有時(shí)針腳或零件也會(huì)折彎甚至斷裂。而USB接頭的金屬第四十頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日導(dǎo)電部份周圍有塑料作為保護(hù)，而且整個(gè)連接部份被金屬的保護(hù)套圍住，因此USB接頭不論插拔，都不容易受損。不可能把USB接口插錯(cuò)。這是防呆設(shè)計(jì)，方向相反的插頭不可能插到插座里，方向正反很容易感覺(jué)出來(lái)。接頭能相對(duì)便宜地大量生產(chǎn)。在USB網(wǎng)絡(luò)中，接頭被強(qiáng)制使用定向拓?fù)洹SB不支持環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，因此不兼容的USB設(shè)備之間接口也不兼容。不像其他通訊系統(tǒng)（如RJ-45電纜）不能使用轉(zhuǎn)換插頭，防止環(huán)形USB網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生。適度的插拔力。USB電纜和小型USB設(shè)備能被插口卡?。ú恍枰獖A子、螺絲或者其他接口那樣的鎖扣）。允許通過(guò)適當(dāng)力量插拔，連接器要方便困難環(huán)境和殘障人士使用。由于接頭的構(gòu)造，在將USB插頭插入U(xiǎn)SB座時(shí)，插頭外面的金屬保護(hù)套會(huì)先接觸到USB座內(nèi)對(duì)應(yīng)的金屬部份，之后插頭內(nèi)部的四個(gè)觸點(diǎn)才會(huì)接觸到USB座。金屬保護(hù)套會(huì)連接到系統(tǒng)的地點(diǎn)，提供路徑使靜電可以放電，避免因靜電通過(guò)電子零件而造成損壞。8.3.2USB數(shù)據(jù)傳輸模式1．HCD包含主機(jī)控制器和根HUB的硬件為程序員提供了由硬件實(shí)現(xiàn)定義的接口主機(jī)控制器設(shè)備（HCD）。而實(shí)際上它在計(jì)算機(jī)是就是端口和內(nèi)存映射。1.0和1.1的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的HCD實(shí)現(xiàn)?？蛋氐拈_(kāi)放主機(jī)控制器接口（OHCI）和Intel的通用主機(jī)控制器接口（UHCI）。VIA威盛采納了UHCI；其他主要的芯片組多使用OHCI。主要區(qū)別是UHCI更加依賴軟件驅(qū)動(dòng)，因此對(duì)CPU要求更高，但是自身的硬件會(huì)更廉價(jià)。它們的并存導(dǎo)致操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和硬件廠商都必須在兩個(gè)方案上開(kāi)發(fā)和測(cè)試，從而導(dǎo)致費(fèi)用上升。第四十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日因此USB-IF在USB2.0的設(shè)計(jì)階段堅(jiān)持只能有一個(gè)實(shí)現(xiàn)規(guī)范，這就是擴(kuò)展主機(jī)控制器接口（EHCI）。因?yàn)镋HCI只支持全速傳輸，所以EHCI控制器包括四個(gè)虛擬的全速或者慢速控制器。這里同樣是Intel和Via使用虛擬UHCI，其他一般使用OHCI控制器。USB封包格式

USB的封包格式和早期的internet封包格式非常相似，要了解USB連接原理就一定要先了解封包格式。USBpacketformatOFFSETTYPESIZEVALUE0HeaderChksum1Checksumoftheheaderbyaddingtheheaderbytes，excludingtheheaderchecksum.1HeaderSize1Sizeoftheheader，includingstringsifapplicable.2Signature2Signature：0x12344VendorID2USBVendorID6ProductID2USBProductID8ProductVersion1Productversion9FirmwareVersion1Firmwareversion10UsbAttributes1USBattributes：Bit0：Ifsetto1，theheaderincludesallthreestrings：language，manufacture，andproductstrings;ifsetto0，theheaderdoesnotincludeanystrings.Bit2：Ifsetto1，thedevicecanbeselfpowered;ifsetto0，itcannotbeselfpowered.Bit3：Ifsetto1，thedevicecanbebuspowered;ifsetto0，itcannotbebuspowered.第四十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日Bits1and4...7：Notused.11MaxPower1Maximumpowerthedeviceneedsinunitsof2mA.12Attribute1Deviceattributes：Bit0：Ifsetto1，theCPUspeedrunsat24MHz;ifsetto0，theCPUspeedrunsat12MHz.Bit3：Ifsetto1，thedevice'sEEPROMcansupport400MHz;ifsetto0，itcannotsupport400MHz.Bits1，2and4...7：Notused.13WPageSize1MaximumI2Cwritepagesize14DataType1ThisvaluedefinesifthedeviceisapplicationEEPROMordeviceEEPROM.0x01：ApplicationEEPROM0x02：DeviceEEPROMOthervaluesareinvalid.15RpageSize1MaximumI2Creadpagesize.Ifthevalueiszero，thewholePayLoadSizeisreadinoneI2Creadsetup.16PayLoadSize2Sizeoftheapplication，ifusingEEPROMasanapplicationEEPROM;otherwisethevalueis0.0xxxLanguagestring4LanguagestringinstandardUSBstringformatifapplicable.0xxxManufacturestring...ManufacturestringinstandardUSBstringformatifapplicable.第四十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日0xxxProductstring...ProductstringinstandardUSBstringformatifapplicable.0xxxApplicationCode...Applicationcodeifapplicable.傳輸方式在USB的數(shù)據(jù)傳送的方式下，有四種的傳輸方式：控制（Control）、同步（isochronous）、中斷（interrupt）、大量（bulk）。如果、從硬件開(kāi)始來(lái)設(shè)計(jì)整個(gè)的系統(tǒng)，必須正確選擇傳送的方式，如果只是一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)者，只需要弄清楚USB是采用什么工作方式就行了。通常所有的傳送方式下的主動(dòng)權(quán)都在PC端，也就是host端。控制方式傳送：控制傳送是雙向傳送，數(shù)據(jù)量通常較小。USB系統(tǒng)軟件用來(lái)主要進(jìn)行查詢、配置和給USB設(shè)備發(fā)送通用的命令。控制傳送方式可以包括8、16、32和64字節(jié)的數(shù)據(jù)，這依賴于設(shè)備和傳輸速度?？刂苽鬏?shù)湫偷赜迷谥饔?jì)算機(jī)和USB外設(shè)之間的端點(diǎn)（Endpoint）0之間的傳輸，但是指定供應(yīng)商的控制傳輸可能用到其它的端點(diǎn)。同步方式傳送：同步傳輸提供了確定的帶寬和間隔時(shí)間（latency）。它被用于時(shí)間嚴(yán)格并具有較強(qiáng)容錯(cuò)性的流數(shù)據(jù)傳輸，或者用于要求恒定的數(shù)據(jù)傳送率的即時(shí)應(yīng)用中。例如執(zhí)行即時(shí)通話的網(wǎng)絡(luò)電話應(yīng)用時(shí)，使用同步傳輸模式是很好的選擇。同步數(shù)據(jù)要求確定的帶寬值和確定的最大傳送次數(shù)。對(duì)于同步傳送來(lái)說(shuō)，即時(shí)的數(shù)據(jù)傳遞比完美的精度和數(shù)據(jù)的完整性更重要一些。中斷方式傳送：中斷方式傳輸主要用于定時(shí)查詢?cè)O(shè)備是否有中斷數(shù)據(jù)要傳送。設(shè)備的端點(diǎn)模式器的結(jié)構(gòu)決定了它的查詢頻率，從1到255ms之間。這種傳輸方式典型的應(yīng)

第四十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日用在少量的分散的、不可預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸。鍵盤(pán)、操縱桿和鼠標(biāo)就屬于這一類型。中斷方式傳送是單向的并且對(duì)于host來(lái)說(shuō)只有輸入的方式。大量傳送：主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)大量傳送傳送和接受數(shù)據(jù)上，同時(shí)又沒(méi)有帶寬和間隔時(shí)間要求的情況下，要求保證傳輸。打印機(jī)和掃描儀屬于這種類型。這種類型的設(shè)備適合于傳輸非常慢和大量被延遲的傳輸，可以等到所有其它類型的數(shù)據(jù)的傳送完成之后再傳送和接收數(shù)據(jù)。USB將其有效的帶寬分成各個(gè)不同的幀（frame），每幀通常是1ms時(shí)間長(zhǎng)。每個(gè)設(shè)備每楨只能傳送一個(gè)同步的傳送包。在完成了系統(tǒng)的配置信息和連接之后，USB的host就會(huì)對(duì)不同的傳送點(diǎn)和傳送方式做一個(gè)統(tǒng)籌安排，用來(lái)適應(yīng)整個(gè)的USB的帶寬。通常情況下，同步方式和中斷方式的傳送會(huì)占據(jù)整個(gè)帶寬的90%，剩下的就安排給控制方式傳送數(shù)據(jù)。8.3.3USB接口電氣特性設(shè)備依附在總線上的設(shè)備可以是需要特定的驅(qū)動(dòng)程序的完全定制的設(shè)備，也可能屬于某個(gè)設(shè)備類別。這些類別定義了某種設(shè)備的行為和接口描述符，這樣一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序可能用于所有此種類別的設(shè)備。一般操作系統(tǒng)都為支持這些設(shè)備類別，為其提供通用驅(qū)動(dòng)程序。設(shè)備分類由USB設(shè)計(jì)論壇設(shè)備工作組決定，并分配ID。如果一個(gè)設(shè)備類型屬于整個(gè)設(shè)備，該設(shè)備的描述府bDeviceClass的域保存類別ID；如果它這是設(shè)備的一個(gè)界面，其ID保存在界面描述府的;bInterfaceClass域。他們都占用一個(gè)字節(jié)，所以最多有253種設(shè)備類別。（0x00和0xFF保留）。當(dāng)bDeviceClass設(shè)為0x00，操作系統(tǒng)會(huì)檢查每個(gè)接口的bInterfaceClass以確定其類別。第四十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日每種類別可選支持子類別（SubClass）和協(xié)議子定義（Protocolsubdefinition）這樣可以用于主設(shè)備類型的不斷修訂。常用設(shè)備類別和ID有：0x00保留值0x01USB音頻設(shè)備，像聲卡這樣的設(shè)備。0x03人機(jī)接口設(shè)備，鍵盤(pán)鼠標(biāo)等0x06靜止圖像捕捉設(shè)備，用在USB上的PictureTransferProtocol。0x07USB打印設(shè)備，打印機(jī)。0x08USB大容量存儲(chǔ)設(shè)備keydrive，可移動(dòng)硬盤(pán)，MMC卡、SD卡、CF卡讀卡器，數(shù)碼相機(jī)，數(shù)字音頻播放器等。這一類設(shè)備顯示成一個(gè)文件系統(tǒng)。0x09USBhubs。0x0AUSB通信設(shè)備（“CDC”）usedfor調(diào)制解調(diào)器（包括軟件調(diào)制解調(diào)器），網(wǎng)卡（交叉電纜），ISDN，傳真。

第四十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日0x0EUSB視頻設(shè)備，類似攝像頭，電視卡的動(dòng)態(tài)圖像捕捉設(shè)備。0xE0無(wú)線控制器，如藍(lán)牙dongles。0xFF定制設(shè)備。電源USB接頭提供一組5伏特的電壓，可作為相連接USB設(shè)備的電源。實(shí)際上，設(shè)備接收到的電源可能會(huì)低于5V，只略高于4V。USB規(guī)范要求在任何情形下，電壓均不能超過(guò)5.25V；在最壞情形下（經(jīng)由USB供電HUB所連接的LOWPOWER設(shè)備）電壓均不能低于4.375V，一般情形電壓會(huì)接近5V。一個(gè)USB的根集線器最多只能提供500mA的電流。如此的電流已足以驅(qū)動(dòng)許多電子設(shè)備，不過(guò)連接在總線供電HUB的所有設(shè)備，需要共享500mA的電流額度。一個(gè)由總線供電的設(shè)備可以使用到它所連接埠上允許輸出的所有電源?？偩€供電的HUB可以將電源供給連接在HUB上的所有設(shè)備，不過(guò)USB的規(guī)范只允許總線供電的HUB下游串接一層總線供電的設(shè)備，因此，總線供電的HUB下游不允許再串接另一個(gè)由總線供電的HUB。許多HUB有外加電源，因此可以提供電源給下游的設(shè)備，不會(huì)消耗總線上的電源。若設(shè)備需要的電壓超過(guò)5V，或是需要電流超過(guò)500mA，都需要使用外加電源。相對(duì)于之前其他溝通介面僅能傳遞訊息資料，高電壓USB插槽本身還能提供5V（伏特）的主動(dòng)電壓，及0.5A（安培）的電流，因此對(duì)于一些小型設(shè)備而言，可以不必再外接電源供應(yīng)裝置，就能利用來(lái)自USB插槽的電力順利運(yùn)作。利用這特點(diǎn)，也有廠商開(kāi)發(fā)出適當(dāng)?shù)呐啪€，將USB拿來(lái)當(dāng)作供電插座般使用，例如作為移動(dòng)電話的充電器，或是提供小型電燈的電力需要，反而與原本用來(lái)連接電腦用的主要用途無(wú)關(guān)。第四十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日USB的低層結(jié)構(gòu)●USB設(shè)備USB的設(shè)備可以接在PC上的任意的USB接口上。而使用HUB還可以擴(kuò)展使更多的USB設(shè)備連接到系統(tǒng)中，USB的HUB有一個(gè)上行的端口（到host），有多個(gè)的下行端口（連接其它的設(shè)備），從而可以使整個(gè)的系統(tǒng)可以擴(kuò)展的連接127個(gè)外設(shè)，其中HUB也酸外設(shè)。對(duì)于USB系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，USB的host永遠(yuǎn)是PC邊，所有的其他連接到host都稱為設(shè)備，在設(shè)備與設(shè)備之間是無(wú)法實(shí)現(xiàn)直線通信的，只有通過(guò)host的管理與調(diào)節(jié)才能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的互相傳送。在系統(tǒng)中，通常會(huì)有一個(gè)根HUB，這個(gè)HUB一般有兩個(gè)下行的端口。一個(gè)PC可以擁有一個(gè)或多個(gè)的USBhost控制器。一般有兩種類型的控制器：UHCI（USBho