飛凌嵌入式ElfBoard ELF 1板卡-串口通訊編程示例之串口硬件原理

通用異步收發(fā)器(通常稱為串口)是嵌入式設(shè)備中常用的通訊接口。它具有連接線少，通訊簡單的特點(diǎn)，得以廣泛使用。串口將數(shù)據(jù)通過串列通訊進(jìn)行傳輸，它的通訊速度、報文格式等參數(shù)都是可以配置的。

UART是通用異步收發(fā)器的英文縮寫（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），它包括RS232、RS485、RS422、TTL等接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，它規(guī)定了通信接口的電氣特性、傳輸速率、連接特性和接口的機(jī)械特性等內(nèi)容。這些其實(shí)是屬于通信網(wǎng)絡(luò)中的物理層（Physical Layer）的概念，而對于我們本節(jié)要介紹的應(yīng)用層來說，將它們統(tǒng)一作為UART處理。

Linux操作系統(tǒng)從一開始就對串行口提供了很好的支持，本文就Linux下的串行口通訊編程進(jìn)行簡單的介紹，如果要非常深入了解，建議看看本文所參考的《Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems》。

本次測試以ELF?1開發(fā)板上P6位置的485接口為例。

串口硬件原理

詳細(xì)的串口硬件原理參考《05-0?PDF原理圖》。

引腳說明

對于RS485測試，使用RS485_1和RS485_2進(jìn)行互測，硬件連接方式：A1-A2和B1-B2。

重要參數(shù)

波特率

串口通信最重要的是波特率，它實(shí)現(xiàn)了通信雙方的時序同步。

波特（Baud）即調(diào)制速率，指的是有效數(shù)據(jù)訊號調(diào)制載波的速率，即單位時間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)變化的次數(shù)。

波特率表示每秒鐘傳送的碼元符號的個數(shù)，它是對符號傳輸速率的一種度量，它用單位時間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)改變的次數(shù)來表示，1波特即指每秒傳輸1個符號。常用的波特率為：115200、9600。

報文格式

串口的報文數(shù)據(jù)由：起始位（1bit）+數(shù)據(jù)位（5~8bit）+奇偶校驗(yàn)位（1bit）+停止位（1~1.5bit）組成。

起始位

在發(fā)送有效數(shù)據(jù)前，無需配置，會自動產(chǎn)生1bit 邏輯“0”的低電平的起始位，表示串口數(shù)據(jù)傳輸開始，之后開始發(fā)送有效數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)位

數(shù)據(jù)位，決定了通信過程中傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)位數(shù)，數(shù)據(jù)位通常有5、6、7 、8 bit，根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的配置，這里選擇8位字長。還需要注意的是有效數(shù)據(jù)在報文中的存放順序是LSB還是MSB。

奇偶校驗(yàn)位

奇偶校驗(yàn)位，因?yàn)樵谕ㄐ胚^程中易受到外部干擾而導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，所以在有效數(shù)據(jù)之后增加了校驗(yàn)位來解決這個問題，校驗(yàn)方式需要配置，校驗(yàn)方式有奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)、0校驗(yàn)和1校驗(yàn)：

奇校驗(yàn)要求有效數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位中“1”的個數(shù)為奇數(shù)；

偶校驗(yàn)則要求有效數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位中“1”的個數(shù)為偶數(shù)；

0校驗(yàn)位則是校驗(yàn)位始終為0，在收到報文后，檢測校驗(yàn)位是否為0；

1校驗(yàn)則是校驗(yàn)位始終為1，在收到報文后，檢測校驗(yàn)位是否為1；

0校驗(yàn)和1校驗(yàn)過于簡陋，不建議使用，這里選擇不使用奇偶校驗(yàn)。

停止位

停止位，停止位是一幀數(shù)據(jù)結(jié)束的標(biāo)志，可以是1bit、1.5bit或者2bit邏輯“1” 高電平，需要根據(jù)自己需求配置，每一個設(shè)備都有自己的時鐘，在傳輸過程中可能出現(xiàn)了小小的不同步，停止位不僅僅表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供了校正時鐘同步的機(jī)會。這里選擇1bit停止位。

空閑位

空閑位不算是串口報文內(nèi)的數(shù)據(jù), 它是發(fā)送完一組報文后，總線會自動將電平拉高，產(chǎn)生1bit邏輯“1”的空閑位。