UART发展.doc

UART因为计算机内部采用并行数据，不能直接把数据发到Modem，必须经过UART整理才能进行异步传输，其过程为：CPU先把准备写入串行设备的数据放到UART的寄存器（临时内存块）中，再通过FIFO（First Input First Output，先入先出队列）传送到串行设备，若是没有FIFO，信息将变得杂乱无章，不可能传送到Modem。 它是用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了RS-232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了。作为接口的一部分，UART还提供以下功能：将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用。在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除启停标记。处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠标也是串行设备）。可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。有一些比较高档的UART还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新的UART是16550，它可以在计算机需要处理数据前在其缓冲区内存储16字节数据，而通常的UART是8250。现在如果您购买一个内置的调制解调器，此调制解调器内部通常就会有16550 UART。 编辑本段什么是 UARTUART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用来与PC进行通信，包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。 编辑本段UART通信UART首先将接收到的并行数据转换成串行数据来传输。消息帧从一个低位起始位开始，后面是7个或8个数据位，一个可用的奇偶位和一个或几个高位停止位。接收器发现开始位时它就知道数据准备发送，并尝试与发送器时钟频率同步。如果选择了奇偶，UART就在数据位后面加上奇偶位。奇偶位可用来帮助错误校验。 在接收过程中，UART从消息帧中去掉起始位和结束位，对进来的字节进行奇偶校验，并将数据字节从串行转换成并行。UART也产生额外的信号来指示发送和接收的状态。例如，如果产生一个奇偶错误，UART就置位奇偶标志。 编辑本段数据方向和通信速度数据传输可以首先从最低有效位(LSB)开始。然而，有些UART允许灵活选择先发送最低有效位或最高有效位(MSB)。 微控制器中的UART传送数据的速度范围为每秒几百位到1.5Mb。例如，嵌入在ElanSC520微控制器中的高速UART通信的速度可以高达1.1152Mbps。UART波特率还受发送和接收线对距离(线长度)的影响。 目前，市场上有只支持异步通信和同时支持异步与同步通信的两种硬件可用于UART。前者就是UART名字本身的含义，在摩托罗拉微控制器中被称为串行通信接口(SCI)；Microchip微控制器中的通用同步异步收发器(USART)和在富士通微控制器中的UART是后者的两个典型例子。 编辑本段计算机中的UARTUART是计算机中串行通信端口的关键部分。在计算机中，UART相连于产生兼容RS232规范信号的电路。RS232标准定义逻辑“1”信号相对于地为-3到-15伏，而逻辑“0”相对于地为3到15伏。所以，当一个微控制器中的UART相连于PC时，它需要一个RS232驱动器来转换电平。 编辑本段Uart协议异步串口通信协议作为UART的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。 其中各位的意义如下： 起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输字符的开始。 资料位：紧接着起始位之后。资料位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用ASCII码。从最低位开始传送，靠时钟定位。 奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验资料传送的正确性。 停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。 由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。 空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有资料传送。 波特率：是衡量资料传送速率的指针。表示每秒钟传送的二进制位数。例如资料传送速率为120字符/秒，而每一个字符为10位，则其传送的波特率为101201200位/秒1200波特。NXP UART解决方案PHILIPS半导体在超过20年中作为工业UART(通用异步接收器发送器)的第一号供应商，不断提供高性能(SC28Lxxx和SC16Cxxx系列)以及传统(SCNxxx、SCCxxx和SC26xxx)的UART，以符合各种应用的需求。Philips的单、双、四和八通道UART都包括深度从4到64字节的各种FIFO。PHILIPS具有多种高性能、低功耗、以5V、3.3V和2.5V工作的高速UART(SC16Cxxx系列)。我们的所有产品都工作在工业温度范围(-40+85)内。在我们的产品中结合了这些特性为您提供了降低用户成本的成本效益解决方案。另外，我们考虑到越来越多系统都有空间限制，因此为您提供了各种各样的封装。一站式的成本效益解决方案将帮助您解决现在和下一代应用各种各样的连接需要。SC16IS7xx I2C/SPI转UART桥接器件功能特点单通道或双通道，全双工 UART； I2C 或 SPI 总线接口（由引脚选择）2.5V 或 3.3V 工作电压，具备5V输入电压的承受能力； 低功耗, 睡眠模式下电流 30A 工作电流 6mA； UART 波特率高达 5Mbps(16倍时钟)； FIFO : 64 字节 (传送和接收)可独立地控制传送器和接收器； 自动硬件和软件流控制; 自动的 RS485 协议支持 (自动检测从机地址)； 硬件和软件复位, 上电复位POR (Power-On Reset)； IrDA 速度高达 115.2 Kbps (750/752), 1.152 Mbps (760/762)； I2C 从机速度高达 400 Kbps； SPI 从机速度高达 4 Mbps； 时钟频率 2.5V48MHz，3.3V80MHz； 工业级的温度范围， 小封装: HVQFN, TSSOP 。器件UART端口# of GPIO TSSOPHVQFNIrDA最快速度SC16IS7501824Pins24Pins115.2KbpsSC16IS7601824Pins24Pins1.152MbpsSC16IS7522828Pins32Pins115.2KbpsSC16IS7622828Pins32Pins1.152MbpsPC UART想让您的串口通信突破115200bps的限制吗?请选用NXP的UART系列芯片，其最高速率可达到5Mbit/s。NXP提供的PC UART(通用异步收发器)具有高速率、大容量FIFO、智能错误检测、自动流控制等诸多特点，非常适用于工业测控、电力终端、电信基站、抄表终端、POS机、PDA、高速的音频/视频通信等诸多场合。NXP最新推出的SC16C85x系列支持1.8V供电，速度高达5Mbps，有128字节FIFO，特别适合手持设备的应用：蓝牙接口，手机，PDA，MP3，还有POS，汽车导航，网络，通信，HDTV，LCDTV，游戏机和医疗设备。PC UART特性与优势特性优势提供1-4通道UARTZL为你提供一站式解决方案宽工作电压范围（1.8，2.5，3.3，5V）可以用于多种操作环境比市场上同类型器件速率要快20%以上，最高可达5Mbps与高速处理设备兼容（如ARM，DSP，FPGA）掉电模式适合电池供电的系统HVQFN、BGA封装选项适合小体积、手持式设备兼容Windows及Linux操作系统简化了开发步骤红外线（IrDA）接口可用于无线、短距离通信软件支持简短开发周期自动软件流/自动硬件流控制减小CPU负载、防止数据丢失DMA模式及可变FIFO深度增加系统通信效率与现有的16C器件完全兼容可轻松替代其他厂商产品PC UART型号一览表UART器件通道Vcc(10%)通信速率5/3.3/2.5V(Mbps)Rx/TxFIFO字节数IrDAI/O引脚Rx/TxFIFOINT触发级别RTS/CTS流控制软件流控制总线接口节电模式封装型号(温度范围-4085)SC16C550B12.5-5.5V3.0/2.0/1.016无84级/无有无Intel无PLCC44SC16C550BIA44LQFP48SC16C550BIB48DIP40SC16C550BIN40HVQFN32SC16C550BIBSSC16C650B12.5-5.5V3.0/2.0/1.032有84级/4级有有Intel有PLCC44SC16C650BIA44LQFP48SC16C650BIB48HVQFN32SC16C650BIBSDIP40SC16C650BIN40SC16C750B12.5-5.5V3.0/2.0/1.016or64无84级/无有无Intel有PLCC44SC16C750BIA44LQFP64SC16C750BIB64HVQFN32SC16C750BIBSSC16C2550B22.5-5.5V5.0/5.0/3.016无144级/无无无Intel无PLCC44SC16C2550BIA44LQFP48SC16C2550BIB48DIP40SC16C2550BIN40HVQFN32SC16C2550BIBSSC16C2552B22.5-5.5V5.0/5.0/3.016无144级/无无无Intel无PLCC44SC16C2552BIA44SC16C652B22.5-5.5V5.0/5.0/3.032有144级/4级有有Intel有LQFP48SC16C652BIB48HVQFN32SC16C652BIBSSC16C752B22.5-5.5V5.0/5.0/3.064无14可编程有有Intel有LQFP48SC16C752BIB48HVQFN32SC16C752BIBSSC16C754B42.5-5.5V5.0/5.0/3.064无24可编程有有Intel有PLCC68SC16C754BIA68LQFP80SC16C754BIB80LQFP64SC16C754IBIBMSC16C554BSC16C554DB42.5-5.5V5.0/5.0/3.016无244级/无有无Intel或Motorola无PLCC68SC16C554BIA68LQFP64SC16C554BIB64LQFP80SC16C554BIB80HVQFN48SC16C554BIBSLQFP64SC16C554BIBMLQFP64SC16C554DBIB64SC16C654BSC16C654DB42.5-5.5V5.0/5.0/3.064有244级/4级有有Intel或Motorola有PLCC68SC16C654BIA68LQFP64SC16C654BIB64LQFP64SC16C654BIBMLFBGA64SC16C654BIECHVQFN48SC16C654BIBSLQFP64SC16C654DBIB64SC16C850L11.8-2.5V5.01.8V128有144级/4级有有Intel或Motorola有HVQFN32SC16C850LIBSTFBGA36SC16C850LIETSC16C850V11.8-2.5V5.01.8V128有144级/4级有有XScaleVLIO有HVQFN32SC16C850VIBSSC16C852L21.8-2.5V5.01.8V128有144级/4级有有Intel或Motorola有LQFP48SC16C852LIBHVQFN32SC16C852LIBSSC16C852V21.8-2.5V5.01.8V128有144级/4级有有XScaleVLIO有HVQFN48SC16C852VIBSTFBGA36SC16C852BIET工业UARTNXP推出的1/2/4/8通道UART包括有各种不同的FIFO，从4256字节不等，FIFO满足了处理大型数据包的需求。此外，256字节FIFO通道允许任何级的FIFO中断，通过将错误中断降至最少（减少了416倍），明显降低了CPU负载。工业UART具有一个独特的实时数据错误检测模式，能够替代CPU执行诸如奇偶校验检查、 循环冗余码校验和纵向冗余等任务确保数据的完整性。工业UART家族注：(*)SCC2681及SCC68681为SCN2681及SCN68681的替代型号26: 兼容Intel接口模式68: 兼容Motorola接口模式28: 兼容Intel 及Motorola接口模式工业UART特性与优势特性优势提供1-8通道UART可以各种不同的应用工业级温度范围（-4580）可工作于恶劣环境掉电模式适合电池供电设备扩展中断支持减少软件开销自动RS485半双工控制减小CPU消耗（支持多点模式）自动带外流控制避免丢失数据Rx/Tx可采用独立时钟及独立的速率Rx/Tx可在不同波特率下工作灵活可控的I/O结构可扩展标准的GPIORTS/CTS（硬件）流控制防止接收溢出3.3及5V操作范围（IMPACT family）可以满足更多的应用范围支持Motorla/Intel接口（IMPACT family）满足工业标准，可以加快设计进程工业UART应用范围便携设备：移动电话，PDAS，GPRS，游戏机电信/网络：路由器，服务器，VOIP系统移动通信/计算技术消费电子工业控制，电梯医疗系统POS导航系统安防监控系统实时数据错误检测诊断模式是用于实时验证到达目的的正确性，其目的是为了减少处理器逐字检测的负担以及在传输整块数据返回处理器检测时的延时；在这种模式下，保存起来的发送数据和半个位时长后从远端回传的数据相比较，如果数据位出错时则马上产生一个中断。注：蓝线表示数据流红线表示数据在内部从RxD回送到TxDNXP的工业UART芯片自带8个以上GPIO，可灵活扩展您的系统超大容量FIFO,降低CPU负担, 提高系统的实时性由于采用工业UART改进设计方案后，数据发送/接收完全由UART芯片处理，等待发送/接收的数据都可以放在大容量FIFO中，CPU可以将主要精力用于处理其他紧急事件，只需在适当的时候向UART芯片发送指令。工程师将不再为通信丢数，中断处理不及时等事情烦恼。UART芯片的使用将极大地提高系统的实时性，可靠性，减少CPU负担。假设CPU以9600bps（8bit，无奇偶校验位，1位停止位）的速率接收GPRS模块的数据包，每个包32字节。由9600bps（8bit，无奇偶校验位，1位停止位）可以计算得：每发送/接收个字节要占用1040us，32个字节则要占用CPU 32ms左右的系统资源。如果在此过程中，有外部紧急事件触发（如电机失常，外部其他模块给CPU发送数据等）。如果外部紧急事件优先级别高，CPU将不得不放弃串口马上处理外部紧急事件（如停止电机，接收外部其他模块的数据），串口极可能发生丢数等现象；如果外部紧急事件的优先级低，则CPU将在串口数据接收完以后才处理外部紧急事件，这样极容易造成事故，或者丢失外部其他模块的数据。应用示例NXP公司的UART产品给汽车导航系统带来许多便利高效的解决方案;高数据传输率（5Mbps）;多达8通道;系统性能优化;很容易灵活地进行系统设计;高速度和低功耗;工业级的温度范围;集成的IRDA编码/解码器;FIFO深度多达256字节。工业 UART型号一览表UART器件通道Vcc(10%)通信速率kbpsRx/TxFIFO字节仲裁中断外扩GPIO16位计数器/定时器Rx/TxFIFO计数器Rx/TxINT触发器软件流控制节电 模式封装型号 (温度范围-4085C)SC28L9113.3V 5V100016/16或8/8普通/多级/向量 IACK/DACK151支持全部无有PLCC44SC28L91A1AQFP44SC28L91A1BSC28L20113.3V 5V3125256/256普通/多级/向量 IACK/DACK162支持全部自动有TSSOP48SC28L201A1DGGSC28L9223.3V 5V100016/16或8/8普通/多级/向量 IACK/DACK151支持全部无有PLCC44SC28L92A1AQFP44SC28L92A1BSC28L20223.3V 5V3125256/256普通/多级/向量 IACK/DACK162支持全部自动有TSSOP56SC28L