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2020年01月30日 | 如何用示波器進(jìn)行UART串口數(shù)據(jù)分析

發(fā)布者:翅膀小鷹 來(lái)源: elecfans關(guān)鍵字:示波器  UART  串口數(shù)據(jù) 手機(jī)看文章 掃描二維碼
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嵌入式里面說(shuō)的串口,一般是指UART口, 但是我們經(jīng)常搞不清楚它和COM口的區(qū)別, 以及RS232, TTL等關(guān)系, 實(shí)際上UART,COM指的物理接口形式(硬件), 而TTL、RS-232是指的電平標(biāo)準(zhǔn)(電信號(hào))

UART的特征

一般uart控制器在嵌入式系統(tǒng)里面都做在cpu一起,像飛思卡爾的IMX6芯片就是這樣,有多個(gè)uart控制器。

引腳介紹(COM口比較多pin,但是常用的也是這幾個(gè)):

VCC:供電pin,一般是3.3v,在我們的板子上沒(méi)有過(guò)電保護(hù),這個(gè)pin一般不接更安全

GND:接地pin,有的時(shí)候rx接受數(shù)據(jù)有問(wèn)題,就要接上這個(gè)pin,一般也可不接

RX:接收數(shù)據(jù)pin

TX:發(fā)送數(shù)據(jù)pin,我之前碰到串口只能收數(shù)據(jù),不能發(fā)數(shù)據(jù)問(wèn)題,經(jīng)baidu,原來(lái)是設(shè)置了流控制,取消就可以了,適用于putty,SecureCRT

在調(diào)試的時(shí)候, 多數(shù)情況下我們只引出rx,tx即可。 比如調(diào)試gps模塊, IC數(shù)據(jù)直接通過(guò)uart上報(bào),我就直接用了兩個(gè)線(xiàn)連出了rx,tx,連上串口轉(zhuǎn)USB小板, 電腦從串口直接獲取數(shù)據(jù),這樣跳過(guò)了開(kāi)發(fā)板,測(cè)試了gps的數(shù)據(jù)有沒(méi)有問(wèn)題。

示波器調(diào)試UARE

一、串行數(shù)據(jù)的格式

異步串行數(shù)據(jù)的一般格式是:起始位+數(shù)據(jù)位+停止位,其中起始位1位,數(shù)據(jù)位可以是5、6、7、8位,停止位可以是1、1.5、2位。

起始位是一個(gè)值為0的位,所以對(duì)于正邏輯的TTL電平,起始位是一位時(shí)間的低電平;停止位是值為1的位,所以對(duì)于正邏輯的TTL電平,停止位是高電平。對(duì)于負(fù)邏輯(如RS-232電平)則相反。


例如,對(duì)于16進(jìn)制數(shù)據(jù)55aaH,當(dāng)采用8位數(shù)據(jù)位、1位停止位傳輸時(shí)。


二、根據(jù)波形圖計(jì)算波特率

在示波器中的顯示示意,其中灰色線(xiàn)是示波器的時(shí)間分度線(xiàn),此時(shí)假設(shè)是200ms/格。

可以看了,第一個(gè)字節(jié)的10位(1位起始位,8位數(shù)據(jù)位和1位停止位)共占約1.05ms,這樣可計(jì)算出其波特率約為:10bit / 1.05ms X 1000 ≈ 9600 bit/s

如果時(shí)間軸是100ms/格,同樣可以計(jì)算出波特率應(yīng)是19200bit/s。

當(dāng)通訊不正常,又能觀察到波形時(shí),就可根據(jù)上述方法,從波形圖計(jì)算一下波特率是否正確。


三、根據(jù)波形圖判斷RS-485收發(fā)數(shù)據(jù)的正確與否

RS-485是一種半雙工的串行通訊方式,485電平芯片所以要正確接收和發(fā)送數(shù)據(jù),必需保證控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的同步,否則要么發(fā)送數(shù)據(jù)丟失,要么接收數(shù)據(jù)可能丟失。


發(fā)送控制信號(hào)的寬度基本與數(shù)據(jù)信號(hào)的寬度一致,所以能保證發(fā)送數(shù)據(jù)的正確和發(fā)送后及時(shí)轉(zhuǎn)為接收。


由于控制信號(hào)關(guān)閉過(guò)早,則第二個(gè)字節(jié)的后兩位將發(fā)送錯(cuò)誤;在圖6中,由于控制信號(hào)關(guān)閉過(guò)遲,使485芯片在發(fā)送數(shù)據(jù)后,不能及時(shí)轉(zhuǎn)到接收狀態(tài),此時(shí)總線(xiàn)若有數(shù)據(jù)過(guò)來(lái),則本單元將不能正確接收。

示波器分析UART串口數(shù)據(jù)

如何用示波器進(jìn)行UART串口數(shù)據(jù)分析

這個(gè)是示波器一段的圖 上面的數(shù)據(jù)(原文件)就是這段的

如何用示波器進(jìn)行UART串口數(shù)據(jù)分析

Y的坐標(biāo)單位是 電壓值 V

X的單位是 時(shí)間 S 都是幾十uS的 從這個(gè)可以分析出來(lái) 是多大波特率的

UART的格式 可以通過(guò)程序設(shè)置 有些會(huì)在停止位之前有一個(gè)奇偶校驗(yàn)之類(lèi)的 停止位也不一定只是一個(gè)單位大小 可以設(shè)置為1、1.5、2等

中間的數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度也可以設(shè)置位 6 7 8 位等

還有數(shù)據(jù)的傳輸順序 我這個(gè)是LSB先出的 所以可以看出

第一個(gè)數(shù)據(jù) 01010101 反過(guò)來(lái)就是10101010 =0xAA

第二個(gè)10101010 反過(guò)來(lái)01010101 0x55

第三個(gè)11001011 反過(guò)來(lái) 11010011 0xD3

第三個(gè) 11010000 反過(guò)來(lái) 00001011 0x0B


對(duì)著示波器 分析一遍之后 沒(méi)錯(cuò)就是這樣的 就是傳的這些 也就是 數(shù)據(jù)和實(shí)際傳輸?shù)男盘?hào) 很好的對(duì)應(yīng)上了


這個(gè)信號(hào) 是TXD 與 GND 之間的電壓信號(hào) 此時(shí) RXD與GND之間 一直為高電平電壓值

這就是 UART : Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用異步接收/發(fā)送 異步 沒(méi)有時(shí)鐘 接受端得有相應(yīng)的采樣時(shí)鐘 否則會(huì)亂的


對(duì)于波特率的問(wèn)題 這份數(shù)據(jù)有記錄時(shí)間(具體精確的時(shí)間要看數(shù)據(jù)表) 好像記得在通信里面有碼元這個(gè)概念 這里就是1bit 波特率=1/(1bit的時(shí)長(zhǎng)) 這份數(shù)據(jù)1bit的時(shí)長(zhǎng)≈8.6*10^(-6)s 也就是8.6us 1/8.6us =116279.06976744Hz 也就是115200的波特率了 因?yàn)槟莻€(gè)8.6us的時(shí)間是估計(jì)的 而常用的波特率有這么些:看圖片吧

如何用示波器進(jìn)行UART串口數(shù)據(jù)分析

也就是1200 1800 2400 4800 7200 9600 14400 19200 38400 57600 115200 128000 還有一些


115200 原來(lái)以為速度還挺快的 用示波器看了之后 我再運(yùn)行了一段代碼 輸出兩個(gè)引腳信號(hào) 來(lái)看時(shí)間 發(fā)現(xiàn)當(dāng)運(yùn)行一段不短的代碼之后串口才發(fā)完3、4個(gè)碼元(不是byte哦) 天哪 算一算 如果發(fā)16byte的數(shù)據(jù) 總共16*10(1bit起始位+8bit數(shù)據(jù)位+1bit的結(jié)束位)=160個(gè)碼元的時(shí)間 160*1/115200=0.0013888888888889 也就是1.38ms 有時(shí)候中斷都不知道發(fā)生多少次了 肯定 這也是相對(duì)的

UART里面還有一個(gè)經(jīng)常提到的 RS232 這是一種標(biāo)準(zhǔn)(協(xié)議 ) 就像說(shuō)市電一樣的 就知道是220V RS-232 就是把TTL(0~5V) 轉(zhuǎn)換到10+V的電壓 提要電壓 可以增強(qiáng)抗干擾的能力 增加傳輸距離


一般用芯片來(lái)實(shí)現(xiàn) MAX232 很典型 工作電壓5V 輸出有12V左右 和輸出的負(fù)載有關(guān)吧 例如TTL的邏輯1 232對(duì)應(yīng)的就是 負(fù)10幾V 0對(duì)應(yīng)的就是10+V 就是一個(gè)變換 變換后一般用9針的接口線(xiàn) 工程應(yīng)用上就是這樣的 用到3根線(xiàn) 2、3、5 收發(fā)地

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