serialinterface

串行接口●I2C接口I2C总线是由飞利浦公司开发的串行总线，产生于80年代，以前主要用于音频和视频的开发，现在主要用于IC器件之间的通信，他通过串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCK）两根线在连在总线上的器件之间传递信息，并通过软件寻址识别每个器件，而不需要片选线。I2C的标准传输速率可以为100Kbit/s,最高传输速度可以达到400Kbit/s。I2C总线的数据传输过程基本过程为：1、主机发出开始信号。2、主机接着送出1字节的从机地址信息，其中最低位为读写控制码（1为读、0为写），高7位为从机器件地址代码。3、从机发出认可信号。4、主机开始发送信息，每发完一字节后，从机发出认可信号给主机。5、主机发出停止信号。●SPI接口SPI(SerialPeripheralInterface--串行外设接口)总线系统是一种同步串行外围接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息，SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，SPI接口主要应用在EEPROM、FLASH、实时时钟、AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到几Mbps。SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入）、SDO（数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。（1）SDO–主设备数据输出，从设备数据输入；（2）SDI–主设备数据输入，从设备数据输出；（3）SCLK–时钟信号，由主设备产生；（4）CS–从设备使能信号，由主设备控制。其中，CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCLK时钟线存在的原因，由SCK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。在多个从设备的系统中，每个从设备需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。SPI主要特点有:可以同时发出和接收串行数据;可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等。下图示出SPI总线工作的四种方式，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式(实线表示)：SPI接口在内部硬件实际上是两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位，在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下，按位传输，高位在前，低位在后。如下图所示，在SCLK的下降沿上数据改变，上升沿一位数据被存入移位寄存器。SPI接口没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。●RS-232接口在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS-232-C接口（又称EIARS-232-C是目前最常用的一种异步串行通讯接口。“RS-232-C”中的‘-C’只不过表示RS-232的版本，所以与“RS-232”简称是一样的）它是在1970年由美国电子工业协会（EIA联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家）共同制定的用于串行通讯的标准。它被广泛用于计算机串行接口外设连接。连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。它被广泛用于计算机串行接口外设连接。连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。通常RS-232接口以9个引脚(DB-9)或是25个引脚(DB-25)的型态出现，一般个人计算机上会有两组RS-232接口，分别称为COM1和COM2。（下图是rs232（9针）接口）DB9和DB25的常用引脚说明：9针串口（DB9）25针串口（DB25）针号功能说明缩写针号功能说明缩写1数据载波检测DCD8数据载波检测DCD2接收数据RXD3接收数据RXD3发送数据TXD2发送数据TXD4数据终端准备DTR20数据终端准备DTR5信号地GND7信号地GND6数据设备准备好DSR6数据准备好DSR7请求发送RTS4请求发送RTS8清除发送CTS5清除发送CTS9振铃指示DELL22振铃指示DELLRS-232是现在主流的串行通信接口之一。由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片。RS232接口任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑“1”为-3—-15V；逻辑“0”：+3—+15V，噪声容限为2V。即要求接收器能识别高于+3V的信号作为逻辑“0”，低于-3V的信号作为逻辑“1”，TTL电平为5V为逻辑正，0为逻辑负。与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps；因此在51CPLD开发板中，综合程序波特率只能采用19200，也是这个原因。（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。（4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在15米左右。●RS-422接口RS-422接口是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。RS422接口标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。实际上还有一根信号地线，共5根线。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS422接口支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k+100Ω（终接电阻）。RS422接口四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）。RS422接口的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。RS422接口需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。下面是关于RS-422线的接法：25PinofRS-4229PinofRS-422SD-A15(线号)3(线号)R-RD-B22(线号)2(线号)T-SD-B14(线号)7(线号)R+RD-B21(线号)8(线号)T+●RS-485接口智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。随后出现的RS485解决了这个问题。1.RS-485的电气特性：发送端：逻辑1两线间的电压差为+2至6V表示；逻辑0以两线间的电压差为-2至6V表示。接收端：A比B高200mV以上即认为是逻辑1,A比B低200mV以上即认为是逻辑0。2.RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。但是由于RS-485常常要与PC机的RS-232口通信，所以实际上一般最高115.2Kbps。又由于太高的速率会使RS-485传输距离减小，所以往往为9600bps左右或以下。3.RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰性好。4.RS-485接口的最大传输距离标准值为1200米（9600bps时），实际上可达3000米，RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器、即RS-485具有多机通信能力,用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根信号线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS-485的国际标准并没有规定RS485的接口连接器标准、所以采用接线端子或者DB-9、DB-25等连接器都可以。由于PC机默认的只有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离栅的产品。（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。下图是接口定义图：1、连接主机端的RS485接口。----信号定义如下：----RS485接口--------信号含义----3-----------BRXD-接收数据----4------------ARXD+接收数据----5------------YTXD+发送数据----7------------ZTXD-发送数据2、连接从机端的RS485接口。----信号定义如下：----RS485接口---------信号含义----3------------ZTXD-发送数据----4------------YTXD+发送数据----5------------ARXD+接收数据----7------------BRXD-接收数据●USB接口通用串行总线（英语：UniversalSerialBus，缩写：USB）是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品，并扩展至摄影器材、数字电视（机顶盒）、游戏机等其它相关领域。USB接口即插即用和热插拔功能。USB接口可连接127种外设，如鼠标和键盘等。USB是在1994年底由英特尔等多家公司联合在1996年推出后，已成功替代串口和并口，已成为当今电脑与大量智能设备的必配接口。USB版本经历了多年的发展，到如今已经发展为3.0版本，最新一代是USB3.1传输速度为10Gbit/s，三段式电压5V/12V/20V，最大供电100W，新型TypeC插型不再分正反。USB设备主要具有以下优点：1.可以热插拔。就是用户在使用外接设备时，不需要关机再开机等动作，而是在电脑工作时，直接将USB插上使用。2.携带方便。USB设备大多以“小、轻、薄”见长，对用户来说，随身携带大量数据时，很方便。当然USB硬盘是首要之选了。3.标准统一。大家常见的是IDE接口的硬盘，串口的鼠标键盘，并口的打印机扫描仪，可是有了USB之后，这些应用外设统统可以用同样的标准与个人电脑连接，这时就有了USB硬盘、USB鼠标、USB打印机等等。4.可以连接多个设备。USB在个人电脑上往往具有多个接口，可以同时连接几个设备，如果接上一个有四个端口的USBHUB时，就可以再连上；四个USB设备，以此类推，尽可以连下去，将你家的设备都同时连在一台个人电脑上而不会有任何问题(注：最高可连接至127个设备)。USB是一种常用的PC接口，他只有4根线，两根电源两根信号，故信号是串行传输的，USB接口也称为串行口，usb2.0的速度可以达到480Mbps。可以满足各种工业和民用需要.