摘要：摘要一種用于系統內芯片級串行擴展的應用研發平臺。該平臺包括PC機構成的上位機和單片機構成的下位機。上位機提供了良好的人機交互界面；下位機采用虛擬器件、虛擬接口，通過單片機軟件和I/O口線模擬出多種串行接口的訪問時序邏輯。借助這一平臺，可方便地實現對具有I2C、SPI、Microware、One-wire等接口的從器件芯片的操作，簡化了系統設計前的測試工作。

關鍵詞：串行擴展平臺時序

應用串行接口芯片擴展系統時，在初步選擇了串行接口的芯片后，為了對芯片的資源更好地了解，開發者一般在系統設計前搭建一個簡單的硬件電路并編制相應的軟件對其測試，待性能驗證后再確定最終的設計方試的實驗平臺。該平臺以PC機為人機接口、采用單片機產生芯片串行通信時序。應用這一平臺可以大大簡化芯片使用前的測試過程。這一平臺也為單片機串行擴展的初學者提供了快捷的學習工具。本平臺目前集成了SPI、One-wire、Microware、I2C四種串行接口，在今后的使用中，可根據需要增加串行接口的種類。

1串行擴展平臺的結構

SPI、One-wire、Microware、I2C是目前單片機應用系統中最常用的幾個串行擴展接口。具有I2C和One-wire接口的外圍器件都有自己的地址編號，單片機通過軟件選通器件；而SPI和Microware擴展接口芯片首先要通過單片機I/O口線選通其片選腳，然后才能對其進行操作。這四種串行擴展接口都有不同的時序要求，但每一種總線的基本時序要求都是一致的，對芯片的操作無非是讀出或寫入，所不同的是具體的數據字節內容，只要按照各自的時序和命令操作，即可實現芯片功能。本文的串行擴展平臺就是基于這一方法搭建的。

串行擴展平臺由兩部分組成：上位機部分由PC機構成，具有人機接口界面，操作起來方便直接；下位機部分由單片機及擴展接口電路構成，并通過RS-232接口與上俠機通信。

摘要：介紹了利用可編程邏輯陣列把1路RS232擴展至4路RS422的串行口電路設計方法。該擴展電路不占用PC系統資源，同時具有結構簡單，使用方便，通用性和可補性強等特點，可廣泛應用于主從式多機通訊系統中。

關鍵詞：串行通訊；數據采集；集散控制；RC232；RS422

由于RS－422總線具有抗干擾能力強、通訊速率高、通訊距離遠、可以與多臺從機通訊等特點，所以，該總線在數據采集、監控管理及集散控制系統的主從式多機通訊系統中得到普遍應用。但是，若在一條RS－422通訊總線上連接過多的從機，則有可能會由于總線負擔過重，而使系統可靠性變差，有時甚至會導致整個系統無法正常工作。

為了解決RS422總線在實際應用中可能出現的問題，筆者設計出一種以可編程邏輯陣列GAL16V8為核心的串行口擴展電路。它可將微機的一路RS232串行口擴展至4路RS－422串行口。該電路通過主機軟件對DTR、RTS控制信號的編程，可以和任選通訊接口的從機進行數據通訊；也可以不用DTR、RTS控制信號，而直接實現主機與全部通訊接口的從機之間的數據通訊，同時可在不改變原來軟件的情況下，做到即插即用。

本電路采用DC－DC隔離電源供電，主機與通訊接口之間采用高速光耦來實現光電隔離，從而增強了主機系統的抗干擾能力。此外，該擴展電路還具有不占用系統資源、結構簡單、使用方便、通用性強和性能可靠等特點，因此，可廣泛應用于全雙工通訊方式的主從式多機通訊系統。

在實際的煤氣泄漏巡檢系統中，筆者用該擴展電路組成的主從式多機通訊網絡，實現了主機與40多臺數據采集裝置之間的數據通訊，而且保證了通訊性能的穩定可靠。

摘要：針對利用微控制器（MCU）控制液晶顯示驅動器（LCD）的應用開發實例，提出一種采用串行方式來設計微控制器和液晶顯示驅動器之間接口的方案。該方案是在現有點陣式液晶顯示屏上附加一個MCU，通過程序設計利用MCU的I/O端口去模擬I2C串行總線，從而實現利用MCU去控制LCD的目的；同時介紹一種在圖符液晶顯示系統中顯示動態曲線的技術和實現方法。

關鍵詞：液晶顯示驅動器I2C串行總線MSP430

1概述

點陣式液晶與外部的硬件接口簡單，能以點陣或圖形方式顯示出各種信息，因此在電子設計中得到廣泛應用。但是，對它的接口設計必須遵循一定的硬件和時序規范，不同的液晶顯示驅動器，可能需要采用不同的接口方式和控制指令才能夠實現所需信息的顯示。某些液晶顯示驅動器與外部的接口必須采用串行方式，而其串行接口往往不是標準的串行接口，這就為這類液晶顯示驅動器的設計帶來了困難。

針對上述問題，本文提出一種利用微控制器（MCU）的I/O端口，通過軟件設計模擬與所使用的液晶顯示驅動器規范相符的串行總線的設計思想，實現MCU對液晶顯示驅動器的控制，從而建立起一套不但可以顯示各種字符，而且可以動態顯示曲線的游人顯示系統。

2系統設計

摘要:隨著電子設計技術的不斷進步，要求更高速率信號的互聯。在傳統并行同步數字信號的數位和速率將要達到極限的情況下，開始轉向從高速串行信號尋找出路。本文將簡單介紹了高速串行差分信號的設計。

一、前言

隨著近幾年對速率的要求快速提高，新的總線協議不斷的提出更高的速率。傳統的總線協議已經不能夠滿足要求了。串行總線由于更好的抗干擾性，和更少的信號線，更高的速率獲得了眾多設計者的青睞。而串行總線又尤已差分信號的方式為最多。而在我們的項目中的PCI-Express串行信號線正采用了LVDS技術。

二、串行LVDS信號的PCB設計

2.1差分信號的概念和有點

差分信號（DifferentialSignal）在高速電路設計中的應用越來越廣泛，電路中最關鍵的信號往往都采用差分結構設計。何為差分信號？通俗地說，就是驅動端發送兩個等值、反相的信號，接收端通過比較這兩個電壓的差值來判斷邏輯狀態“0”還是“1”，而承載差分信號的那一對走線。差分信號與普通的單端信號走線相比，最明顯的優勢體現在以下三個方面:

摘要：介紹一種基于編/解碼器的PC機與多單片機之間的串行通信方法，并對智能卡的設計進行了說明。該編/解碼器通信方案，軟好地解決了多機系統中作為上位機的工控機對各下位機的尋址問題。

關鍵詞：編/解碼器雙口RAMPC串行通信UM3758-108

在遙測、遙控領域中，常常使用工業PC機與單片機組成的多機系統完成測控任務。PC機因其豐富的軟硬件資源和友好的人機界面而被用作上位機，而單片機則因其優越的性價比和靈活的功能配置而被用作下位機。上位機和下位機之間通過串行數據總線（如CAN總線、RS485總線等）連接，具體結構如圖1所示。在進行數據傳輸時，一般先由上位機發出地址幀對指定的下位機尋址，在得到確認以后向選中的下位機發送命令和參數，或者接收該下位機采集的數據。但在多機系統中，進行數據通信遇到的一個首要問題是如何區分總線的地址信息和其它的數據信息，這也是各類通信協議和通信規約中的一項重要內容。由于目前所使用的通信協議和通信規約比較復雜，因此在一個簡單的主從式多機系統中，往往由開發人員自行定義一些簡單的通信協議來解決上述問題。本文介紹一種基于編/解碼器的通信方案，較好地解決了多機系統中作為上位機的工控機對各下位機的尋址問題。

1編/解碼芯片UM3758-108A

專用編/解碼芯片UM3758-108A屬大規模CMOS器件，其引腳排列如圖2所示：A0～A9為三態編碼地址輸入；D0～D7為二態鎖存式編碼數據輸入或輸出；OSC引腳外接振蕩電阻和電容，其值決定發送頻率；VSS為電源地；T/R為編碼發送與編碼收選擇引腳，接高電平時為編碼發送，接低電平時為接收編碼；IN為編碼脈沖輸入引腳（接收解碼時）；TX/RX外接驅動電路，為編碼發送輸出端，該引腳也可作為爭碼接收正確標志顯示（RX輸出低電平）；VDD為電源正端（3～12V）。

單片UM3758-108A芯片是一個完整的接口電路，集編碼發送和解碼輸出于一身。當T/R端接高電平時，地址碼A0～A9和數據碼D0～D7構成一個18位的數據幀，從TX/RX端循環不斷地串行發送出去；當T/R端接低電平時，編碼脈沖由IN端輸入，如果接收的地址碼連續兩次與本地地址碼一致，接收數據將按位傳送到輸出鎖存器中，由D0～D7引腳輸出。同時TX/RX引腳輸出低電平，表示接收正確。

1緒論

我所做的單片機串行通信發射機主要在實驗室完成,參考有關的書籍和資料，個人完成電路的設計、焊接、檢查、調試，再根據自己的硬件和通信協議用匯編語言編寫發射和顯示程序，然后加電調試，最終達到準確無誤的發射和顯示。在這過程中需要選擇適當的元件，合理的電路圖扎實的焊接技術，基本的故障排除和糾正能力，會使用基本的儀器對硬件進行調試，會熟練的運用匯編語言編寫程序，會用相關的軟件對自己的程序進行翻譯，并燒進芯片中，要與對方接收機統一通信協議，要耐心的反復檢查、修改和調試，直到達到預期目的。

單片機串行通信發射機采用串行工作方式，發射并顯示兩位數字信息，既顯示00-99，使數據能夠在不同地方傳遞。硬件部分主要分兩大塊，由AT89C51和多個按鍵組成的控制模塊，包括時鐘電路、控制信號電路，時鐘采用6MHZ晶振和30pF的電容來組成內部時鐘方式，控制信號用手動開關來控制，P1口來控制，P2、P3口產生信號并通過共陽極數碼管來顯示，軟件采用匯編語言來編寫，發射程序在通信協議一致的情況下完成數據的發射，同時顯示程序對發射的數據加以顯示。

畢業設計的目的是了解基本電路設計的流程，豐富自己的知識和理論，鞏固所學的知識，提高自己的動手能力和實驗能力，從而具備一定的設計能力。

我做得的畢業設計注重于對單片機串行發射的理論的理解，明白發射機的工作原理，以便以后單片機領域的開發和研制打下基礎，提高自己的設計能力，培養創新能力，豐富自己的知識理論，做到理論和實際結合。本課題的重要意義還在于能在進一步層次了解單片機的工作原理，內部結構和工作狀態。理解單片機的接口技術，中斷技術，存儲方式，時鐘方式和控制方式，這樣才能更好的利用單片機來做有效的設計。

我的畢業設計分為兩個部分，硬件部分和軟件部分。硬件部分介紹：單片機串行通信發射機電路的設計，單片機AT89C51的功能和其在電路的作用。介紹了AT89C51的管腳結構和每個管腳的作用及各自的連接方法。AT89C51與MCS-51兼容，4K字節可編程閃爍存儲器，壽命：1000次可擦，數據保存10年，全靜態工作：0HZ-24HZ，三級程序存儲器鎖定，128*8位內部RAM，32跟可編程I/O線，兩個16位定時/計數器，5個中斷源，5個可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內震蕩和時鐘電路，P0和P1可作為串行輸入口，P3口因為其管腳有特殊功能，可連接其他電路。例如P3.0RXD作為串行輸出口，其中時鐘電路采用內時鐘工作方式，控制信號采用手動控制。數據的傳輸方式分為單工、半雙工、全雙工和多工工作方式；串行通信有兩種形式，異步和同步通信。介紹了串行串行口控制寄存器，電源管理寄存器PCON，中斷允許寄存器IE，還介紹了數碼顯示管的工作方式、組成，共陽極和共陰極數碼顯示管的電路組成，有動態和靜態顯示兩種方式，說明了不同顯示方法與單片機的連接。再后來還介紹了硬件的焊接過程，及在焊接時遇到的問題和應該注意的方面。硬件焊接好后的檢查電路、不裝芯片上電檢查及上電裝芯片檢查。軟件部分：在了解電路設計原理后，根據原理和目的畫出電路流程圖，列出數碼顯示的斷碼表，計算波特率，設置串行口，在與接受機設置相同的通信協議的基礎上編寫顯示和發射程序。編寫完程序還要進行編譯，這就必須會使用編譯軟件。介紹了編譯軟件的使用和使用過程中遇到的問題，及在編譯后燒入芯片使用的軟件PLDA，后來的加電調試，及遇到的問題，在沒問題后與接受機連接，發射數據，直到對方準確接收到。在軟件調試過程中將詳細介紹調試遇到的問題，例如：通信協議是否相同，數碼管是否與芯片連接對應，計數器是否開始計數等。

摘要:設計串行通信電路，實現手機藍牙與基于51單片機的藍牙模塊之間的數據透傳功能。該功能實現的過程是，手機上的數據經藍牙透傳無線通信方式發送至單片機開發板上，單片機將接收到的8位數據顯示在單片機開發板的發光二極管(LED)上，同時將接收到的數據通過藍牙模塊發送至手機App客戶端上，以確認發送數據的正確性。

關鍵詞:藍牙數據透傳;串行異步通信;數據交互;51單片機

藍牙技術是基于WPAN(wirelesspersonalareanetwork)的無線網絡連接技術，可在固定設備與移動設備之間建立短程收發連接［1］。它屬于一種短距離通信技術，應用前景良好。尤其在智能家具、智能穿戴設備的設計中，操作易行的藍牙數據交互方式受到了消費者的青睞［2］。目前，基于MCS－51系列單片機的產品占有一部分市場，與其配套的各類開發系統和軟件也在不斷完善。本次研究將針對串行通信電路進行設計，擬實現基于STC89C52的藍牙數據透傳與串行通信功能。

1電路設計

系統涉及硬件部分和電路部分。其中，硬件部分包括手機用戶端和51單片機開發板及藍牙模塊。電路部分為手機藍牙與基于51單片機的藍牙模塊通信電路。其設計框圖如圖1所示。手機與藍牙模塊之間采用無線通信透傳模式，最大通信距離為50m。藍牙模塊與開發板之間采用串口通信方式。

2藍牙數據透傳方式

摘要:本文對比了幾種在航空電子系統中常見的差分串行傳輸形式，從RS-422A、RS-485和ARINC429接口電氣特性、數據流方向、通訊速率、網絡結構形式、線制、同步機制、數據校驗等方面進行比較分析。給出了各種差分串行傳輸形式在航空電子設備上的適用性分析。

關鍵詞:RS-422A;RS-485;ARINC429;差分串行傳輸

1緒論

在航空電子設備局部系統或局部設備互聯通訊中，差分串行傳輸通訊以其平衡傳輸抗干擾能力強，應用設備支撐廣泛，形式簡單，可靠性高的優點得到了廣泛應用。較為常見的差分串行傳輸通訊形式主要包括RS-422A、RS-485和ARINC429。下面就RS-422A、RS-485和ARINC429的各項特性進行分析比較。

1三種常見差分串行傳輸形式比較

1．1編碼形式。RS-422A和RS-485采用雙極性非歸零碼，ARINC429采用雙極性歸零碼的編碼形式。1．2信號電平。RS-422A和RS-485在信號電平方面規定一致。驅動端A，B間電壓差+2～+6V之間為邏輯0，A，B間電壓差-2～-6V之間為邏輯1。RS-422A接收端A，B間電壓差大于200mV為邏輯0，A，B間電壓差小于-200mV為邏輯1。ARINC429驅動端A，B間電壓差為+10±1．0V為邏輯高;驅動端A，B間電壓差為0±0．5為邏輯空;驅動端A，B間電壓差為-10±1．0為邏輯低。ARINC429接收端A，B間電壓差在+6．5V～+13V為邏輯高;接收端A，B間電壓差在-2．5V～+2．5V為邏輯空;接收端A，B間電壓差在-13V～-6．5V為邏輯高。1．3線制。RS-422A采用四線制形式，兩發送兩接收，另外需要一根屏蔽地線。實現點對多點的全雙工傳輸。RS-485可以采用兩線制，可以采用四線制形式。當采用兩線制形式時為半雙工通訊，兩線制可實現多點雙向傳輸。當采用四線制時，兩發送兩接收，另外還需要一根屏蔽地線。采用四線制時，可以實現點對多點的全雙工傳輸。ARINC429采用四線制形式，兩發送兩接收，另外需要一根屏蔽地線。實現點對多點的全雙工傳輸。1．4傳輸速度。RS-422A和RS-485最大支持10Mbps的通訊速率。ARINC429分為高低速兩種傳輸速度模式。高速模式下為100kbps;低速模式下為12．5～14．5kbps。1．5端接匹配電阻。RS-422A和RS-485為防止在高速率傳輸下反彈信號未被完全吸收疊加在下一信號電平上出現誤碼，因此需在遠端加端接電阻。端接電阻需大于90歐姆，典型值為120歐姆。不加中繼轉發器的情況下，一條總線上不能加2個以上的終端匹配電阻。ARINC429外部使用20-26號線纜典型線纜阻抗為60～80歐姆，不需要進行阻抗匹配。1．6總線偏置電阻。RS-422A和RS-485為防止總線狀態空閑時誤采集到電平波動產生誤碼，需在接收端增加總線的偏置電阻。接收端B端通過偏置電阻上拉到VCC，接收端A端通過偏置電阻下拉到VCC對應的地。偏置電阻的阻值由終端節點的值決定。最終要使B，A間的壓差大于200mV。ARINC429不需要總線偏置電阻。1．7通訊幀格式。RS-422A和RS-485無規定，需用戶自定義。ARINC429信號的基本信息單元是包含32位的一個數字字。這類字有五個應用組:BNR數據，BCD數據，離散數據，維修數據(通用)和AIM數據(應答、ISO5號字母表和維護(ISO5號字母標)數據)。［1］1．8同步機制。RS-422A和RS-485通過判定包頭數據實現同步，但需要注意防止出現誤判包頭導致通訊不上的情況。ARINC429在連續傳輸時，兩個相鄰的數據字之間至少需要有4個比特時間(零電平電壓)間隔來區分。［2］1．9數據校驗RS-422A和RS-485可自定義奇校驗或偶校驗或其它校驗算法。ARINC429通訊幀中規定了奇偶校驗位，其采用奇校驗算法。

1數字串行加法器

在數字串行加法器中，字長為W的操作數被分為P個位寬為N（N能被W整除，P＝W／N）的數字，然后從低位開始相加，在P個時鐘內完成加法操作。P個時鐘周期稱為一個采樣周期（SamplePeriod）。

N＝2的數字串行加法器結構如圖1所示。如果輸入操作數的字長為8，那么串行加法器可以在4個時鐘周期內完成加法運算。這個加法器只用了兩個全加器的資源，比一般的8bit行波進位加法器小。

數字串行加法器的控制也比較簡單，輸入移位寄存器完成并行－串行轉換功能，通過移位操作不斷為加法器提供位寬為N的操作數；Control信號指示了新采樣周期的開始，此時carry清零；輸出移位寄存器完成串行－并行轉換，輸出計算結果。

對于特定的輸入字長，通過選擇不同的N，可以實現速度、面積不同的數字串行加法器。這樣，設計者可以根據實際情況加以選擇，提高了設計的靈活性。

圖22bit全加器連接示意圖

摘要：在通信和控制系統中，常使用異步串行通信控制器(UART)實現系統輔助信息的傳輸。為實現多點通信，通常用軟件識別發往本站點或其它站點的數據，這會加大CPU的開銷。介紹了一種基于FPGA的UARTIP，由硬件實現多點通信時的數據過濾功能，降低了CPU的負擔，提高了系統性能。

關鍵詞：UART多點通信FPGA知識產權

在通信和控制系統中，常使用異步串行通信實現多塊單板之間的輔助通信，各個單板通過總線方式連接。為了實現點對點通信，需要由軟件定義一套較復雜的通信協議，過濾往來的數據，消耗了CPU較多的時間。89C51單片機有一種九位通信方式，采用一位地址位來實現通信對象的選擇，只對發往本地址的地址發生中斷進而接收數據。通用的UART芯片如16C550和89C51等構成總線式的通信系統時，需要由CPU通過軟件處理接收到的地址和產生九位的數據。本文介紹的UART采用VerilogHDL硬件描述語言設計，可以用FPGA實現，可應用于SoC設計中。其主要特性如下：

·全硬件地址識別，過濾數據不需要CPU的介入；支持一個特殊地址，可用于監聽和廣播。

·支持查詢和中斷兩種工作方式，中斷可編程。

·接收和發送通路分別有128ByteFIFO，每個接收字節附帶狀態信息。