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gta5房地产网站建设中,商场网站 策划,我爱深圳网站设计,网站搜索功能怎么做一、串口的基本概念 串口#xff08;Serial Port#xff09;是计算机中常用的一种通信接口#xff0c;用于串行数据的传输。与并行接口#xff08;Parallel Port#xff09;相比#xff0c;串口通过一根传输线按顺序逐位传输数据#xff0c;因此称为“串行通信”。顾名…一、串口的基本概念串口Serial Port是计算机中常用的一种通信接口用于串行数据的传输。与并行接口Parallel Port相比串口通过一根传输线按顺序逐位传输数据因此称为“串行通信”。顾名思义串口的“串”是指数据一位一位地按顺序传输。在串行通信中数据按顺序逐位发送而不像并行通信那样同时传输多个数据位。每次只传送一个比特bit。虽然效率相比与并行接口有所下降但是极大的降低了硬件资源的占用。二、串口的组成常见的信号线如下信号线方向说明TXD输出数据发送Transmit DataRXD输入数据接收Receive DataGND共地信号参考地RTS/CTS双向硬件流控可选DTR/DSR双向调制解调器状态可选三、串口的工作原理串口通信是通过电压变化表示数据的传输。典型的串口通信流程如下数据位Data Bits每个字符由若干个数据位组成通常为7位或8位即1字节。起始位Start Bit通常在数据的最前面添加一个起始位用来告诉接收方数据即将开始传输。它的电平通常是低电平逻辑0。停止位Stop Bit每个字符的后面通常会加一个或多个停止位表示数据传输完毕。停止位的电平通常是高电平逻辑1。校验位Parity Bit为了检测数据传输过程中是否出现错误串口通信通常可以使用校验位来进行简单的错误检测。常见的校验方式有无校验、奇校验和偶校验。波特率Baud Rate波特率决定了每秒钟传输多少位数据。常见的波特率有9600、115200等。发送端和接收端的波特率必须一致才能确保正确通信。起始位(1 bit) | 数据位(5~9 bit) | 校验位(可选) | 停止位(1~2 bit)四、常见串口标准标准电平定义典型应用TTL 串口0V逻辑03.3V/5V逻辑1MCU、开发板之间通信RS-232315V逻辑0-3-15V逻辑1反逻辑PC 旧式串口RS-485差分信号传输长距离、抗干扰强工业设备半双工RS-422差分信号点对点高速传输工控、仪器设备半双工五、优缺点分类优点缺点接线线数少最少 3 根TX、RX、GND必须正确连接 TX ↔ RX、GND 共地否则无法通信成本硬件成本低MCU 内置即可实现工业级长距离需要额外芯片如 RS-485 转换器协议协议简单软件实现方便数据格式固定不适合复杂协议封装通信方式支持全双工UART、半双工RS-485一般只能点对点多机需要额外总线协议应用适合调试、传感器、模块通信传输速率低于 SPI、USB常用 9600~1Mbps稳定性硬件简单易于调试抗干扰能力有限TTL 距离 1mRS-232 15mNOTE1:UART与USART对比项UARTUSART支持模式仅异步异步 同步硬件复杂度简单略复杂同步模式需要时钟线传输速度一般受波特率限制同步模式更快灵活性较低更高可代替 SPI/同步串口常见应用串口调试、模块通信高速 MCU 通信、特殊外设通信NOTTE2:RTS与CTS硬件流控信号其中RTS(Request To Send)为请求发送信号CTS(Clear To Send为清除发送信号通常成对使用用来防止数据溢出实现硬件流控。工作原理1、发送端准备发送数据时会先将 RTS 拉低在 RS-232 中低电平表示逻辑 1正逻辑则是高电平。2、接收端如果准备好接收数据就会将 CTS 拉低表示“你可以发了”。3、只有当 CTS 为有效状态时发送端才真正开始发送数据。4、如果接收端缓冲区满了会将 CTS 拉高发送端必须暂停发送。硬件自动握手实时控制数据流协调发送和接收节奏防止丢包常用于高速串口通信或缓冲很小的设备。NOTE3:DTR与DSR设备准备好信号其中DTRData Terminal Ready为数据终端就绪信号DSRData Set Ready为数据设备就绪信号通常用于指示设备是否就绪早期主要是计算机与调制解调器Modem之间的控制信号。工作原理1、PC 端数据终端在准备好通信时会将 DTR 拉低表示逻辑有效。2、调制解调器数据设备在准备好响应时会将 DSR 拉低。3、只有两边都处于“就绪”状态时数据通信才会开始该组信号用于用于连接建立前的“准备”信号而不是实时流控在现代 MCU 串口通信中很少用到但 USB-转-串口芯片CH340、CP2102仍可能把 DTR 用来复位单片机例如 Arduino。六、实用电路举例一自动下载电路以ESP32-S3举例下载电路如下所示其结构与RS触发器类似。其逻辑关系如下DTR 0; RTS 0, 此时Q1截止Q2截止EN 1; IO0 1 DTR 0; RTS 1此时Q1截止Q2导通, EN 1; IO0 0 DTR 1; RTS 0, 此时Q1导通Q2截止, EN 0; IO0 1 DTR 1; RTS 1, 此时Q1截止Q2截止, EN 1; IO0 1当DTR和RTS同时为0或者同时为1时三极管Q1和Q2均为截止状态此时EN和IO0的状态由其他电路决定其中EN外部上拉IO0内部弱上拉。当不同时为0或者1时EN RTS IO0 DTR芯片复位和自动下载时许逻辑如下图中EN为复位引脚RSTGPIO为BOOT引脚(BOOT)。进行一键下载时计算机端下载软件打开串口S1: 先设置DTR#IO0-BOOT为低电平、设置RTS#EN-RST为低电平、再高电平MCU自动复位进入BOOT下载程序S2: 下载完成后需恢复DTR#(BOOT)为高电平、设置RTS#RESET为低电平、再高电平MCU自动复位后正常运行应用程序该过程一般不需要工程师去手动进行实际上下载软件已经按照该逻辑进行下载。note1采用一体芯片在自动下载电路中该类似于RS触发器的电路可以使用一块集成芯片UMH3N其将三极管和电阻的电路组合合封在一起。note2既然DTR和RTS能用程序控制为什么要用三极管而非直连其实最初的电路确实是rts和dtr直接接的en和io0只是因为有部分串口程序自动打开了硬件flow control导致默认rts被拉低esp会一直保持在复位状态详情见Auto program Boot Flasher is still mysterious! - ESP32 Forum另附网友测试note3其他串口芯片CH340X、CH343、CH342等USB转串口芯片支持免外围电路ESP32/ESP8266等单片机串口一键下载功能对此类支持多模式启动的单片机无需外围三极管等逻辑控制电路将芯片提供的输出信号脚直连MCU的BOOT控制引脚GPIO0与CHIP_PU芯片使能引脚EN即可实现MCU BOOT和APP模式的控制切换和固件下载。以Arduino举例该电路为Atmega2560-16AU芯片上的可行电路对于大部分单片机具有通用性。CH340的TXD脚应该接单片机的RXD脚RXD脚接单片机的TXD。CH340芯片内置了USB上拉电阻UD和UD-引脚应该直接连接到USB总线上。这里R1、R3两个22R的小电阻可以去除实际应用不影响。CH340G需要外部提供12MHz的晶振振荡电容选择两个22pF电容。5V供电时芯片V3引脚需要接一个104电容到地3.3V供电时直接将V3脚与3.3V电源引脚短接就可以了。V3的引脚除了在不同电压供电模式下接法不同对于电容数值选用也是需要注意的。V3引脚的电容用于内部电源节点退耦来改善USB传输过程中的EMI通常容量在4700pF到0.1uF范围建议容量为0.01uF即103电容。CH340芯片的发送引脚TXD上接一个反向二极管然后再连接到对端IC。在接收引脚上加一个限流电阻来防止对端IC对CH340倒灌电。通过反向二极管的原理是在CH340发送数据时发送高电平时二极管截止但是由于对端RXD默认上拉也是高电平不会有采样问题而发送低电平时二极管导通对端RXD接收到低电平因此可以正常通讯。并防止了CH340的TXD发送引脚将电流倒灌到对端IC。通过限流电阻的原理是倒灌电流导致芯片工作甚至闩锁效应是由于引脚电流过大超过了芯片设计时容忍的上限导致芯片内部电路出现异常。因此加一个限流电阻就可以了其他通讯场景也可以仿照此方法进行尝试。Arduino单片机需要复位以实现下载DTR引脚通过一个104电容接到MCU的RESET上以实现自动复位和一键下载。Arduino需要预先烧写BootLoader如果芯片内没有BootLoader的话方能下载以STM32举例与Arduino等单片机不同的是stm32单片机在串口下载时不仅需要控制RESET来复位还需控制BOOT0、BOOT1来选择启动位置。DTR#和RTS#都是 输出类型 MCUISP(一键下载工具)会控制CH340这两个引脚的高低电平状态通过控制DTR#和RST#这两个引脚的高低电平状态从而控制STM32的BOOT0 和 RESET.DTR#、RST#初始状态的时都是高电平在启用下载的时候DTR#维持高RST#拉低此时两个三极管Q2 和Q3 导通那么BOOT0 为高电平RESET为低电平复位然后DTR#变低Q2不导通复位结束此时BOOT0 为高电平。stm32的启动模式变为从系统存储器启动启用串口下载STM32 和 MCUISP下载软件进行通信进行代码下载等到代码下载结束时 RST#先变为高电平然后DTR#在变成高电平。参考文章【esp32 学习笔记】ESP32各型号模组进入下载模式的引脚配置及其自动下载电路 - FBshark - 博客园分析自动下载电路是如何工作的以及CH340的选型_ch340x-CSDN博客EMH3 / UMH3N / IMH3A : Transistors基于CH340的一键下载电路 - 白色泪光 - 博客园