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飞凌嵌入式ElfBoard ELF 1板卡-串口通讯编程示例之串口硬件原理

嵌入式小能手

2024-10-22 10:46:00

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通用异步收发器(通常称为串口)是嵌入式设备中常用的通讯接口。它具有连接线少，通讯简单的特点，得以广泛使用。串口将数据通过串列通讯进行传输，它的通讯速度、报文格式等参数都是可以配置的。

UART是通用异步收发器的英文缩写（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），它包括RS232、RS485、RS422、TTL等接口标准规范和总线标准规范，它规定了通信接口的电气特性、传输速率、连接特性和接口的机械特性等内容。这些其实是属于通信网络中的物理层（Physical Layer）的概念，而对于我们本节要介绍的应用层来说，将它们统一作为UART处理。

Linux操作系统从一开始就对串行口提供了很好的支持，本文就Linux下的串行口通讯编程进行简单的介绍，如果要非常深入了解，建议看看本文所参考的《Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems》。

本次测试以ELF 1开发板上P6位置的485接口为例。

串口硬件原理

详细的串口硬件原理参考《05-0 PDF原理图》。

引脚说明

对于RS485测试，使用RS485_1和RS485_2进行互测，硬件连接方式：A1-A2和B1-B2。

重要参数

波特率

串口通信最重要的是波特率，它实现了通信双方的时序同步。

波特（Baud）即调制速率，指的是有效数据讯号调制载波的速率，即单位时间内载波调制状态变化的次数。

波特率表示每秒钟传送的码元符号的个数，它是对符号传输速率的一种度量，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示，1波特即指每秒传输1个符号。常用的波特率为：115200、9600。

报文格式

串口的报文数据由：起始位（1bit）+数据位（5~8bit）+奇偶校验位（1bit）+停止位（1~1.5bit）组成。

起始位

在发送有效数据前，无需配置，会自动产生1bit 逻辑“0”的低电平的起始位，表示串口数据传输开始，之后开始发送有效数据。

数据位

数据位，决定了通信过程中传输的有效数据位数，数据位通常有5、6、7 、8 bit，根据需要进行相应的配置，这里选择8位字长。还需要注意的是有效数据在报文中的存放顺序是LSB还是MSB。

奇偶校验位

奇偶校验位，因为在通信过程中易受到外部干扰而导致数据出现偏差，所以在有效数据之后增加了校验位来解决这个问题，校验方式需要配置，校验方式有奇校验、偶校验、0校验和1校验：

奇校验要求有效数据和校验位中“1”的个数为奇数；

偶校验则要求有效数据和校验位中“1”的个数为偶数；

0校验位则是校验位始终为0，在收到报文后，检测校验位是否为0；

1校验则是校验位始终为1，在收到报文后，检测校验位是否为1；

0校验和1校验过于简陋，不建议使用，这里选择不使用奇偶校验。

停止位

停止位，停止位是一帧数据结束的标志，可以是1bit、1.5bit或者2bit逻辑“1” 高电平，需要根据自己需求配置，每一个设备都有自己的时钟，在传输过程中可能出现了小小的不同步，停止位不仅仅表示传输的结束，并且提供了校正时钟同步的机会。这里选择1bit停止位。

空闲位

空闲位不算是串口报文内的数据, 它是发送完一组报文后，总线会自动将电平拉高，产生1bit逻辑“1”的空闲位。

本主题由从前有座_山于 2024-10-22 13:41 审核通过

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