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标题: 通过波形分析方法调试UART数据收发 [打印本页]
作者: xmxm76    时间: 2010-2-25 11:38
标题: 通过波形分析方法调试UART数据收发
经常遇到初学者，对单片机串行通讯出了问题不知道如何办的情况。其实最有效的调试方法是用示波器观察收发数据的波形。通过观察波形可以确定以下情况： 是否有数据接收或发送； 数据是否正确； 波特率是否正确；一、串行数据的格式
0 J& ?9 N( V, C异步串行数据的一般格式是：起始位+数据位+停止位，其中起始位1 位，数据位可以是5、6、7、8位，停止位可以是1、1.5、2位。
6 l9 L2 O5 I  f6 O3 N* L' V& K1 P起始位是一个值为0的位，所以对于正逻辑的TTL电平，起始位是一位时间的低电平；停止位是值为1的位，所以对于正逻辑的TTL电平，停止位是高电平。对于负逻辑(如RS-232电平)则相反。/ s. s9 s3 Q7 i7 ~
例如，对于16进制数据55aaH，当采用8位数据位、1位停止位传输时，它在信号线上的波形如图1(TTL电平)和图2(RS-232电平)所示。 4 X% U& R, |& \, M- o: h/ l
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' V) D2 H' h7 o0 N' v# {! Z. F图1 TTL电平的串行数据帧格式(55aah) . L- q* ~' F/ \  g! T) U$ C
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图2 RS-232电平的串行数据帧格式(55aah) # Y# Y: e- e- N' @1 F; ]6 b/ U
二、根据波形图计算波特率5 D! C5 q$ e( M+ F
如图3是图1在示波器中的显示示意，其中灰色线是示波器的时间分度线，此时假设是200ms/格。9 _, t8 k( v6 a& f5 ^( U
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图3 波特率计算示意图7 p8 Z/ |8 h* E( @( Z: h
可以看了，第一个字节的10位(1位起始位，8位数据位和1位停止位)共占约1.05ms，这样可计算出其波特率约为：9 `1 g! Q3 s- p9 T1 i' P
10bit / 1.05ms X 1000 ≈ 9600 bit/s
$ X4 k$ Q$ b7 t1 s9 w  R" W: X 如果上图中的时间轴是100ms/格，同样可以计算出波特率应是19200bit/s。
3 R+ r3 h1 E5 S# w* L% z9 o 当通讯不正常，又能观察到波形时，就可根据上述方法，从波形图计算一下波特率是否正确。: y3 C, |/ d0 ^3 [  V  r& V8 J
三、根据波形图判断RS-485收发数据的正确与否7 K) H2 U0 P, o: ]5 w2 o) |
RS-485是一种半双工的串行通讯方式，485电平芯片所以要正确接收和发送数据，必需保证控制信号和数据的同步，否则要么发送数据丢失，要么接收数据可能丢失。
5 A+ \7 m% n; }9 k! X RS-485发送数据时的正确时序如图4所示。; Y/ E; Z, O- ~& G: p% i; X, i
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图4 RS-485的正确发送数据时序
2 s1 `! U' |; g% r 在图4中，发送控制信号的宽度基本与数据信号的宽度一致，所以能保证发送数据的正确和发送后及时转为接收。
" }- ^; @) ]' G4 Q5 F3 l* b, ] 图5 和图6 分别是控制信号太短和控制信号太长的情况。
3 z- G* _" `5 d1 D (, 下载次数: 1)
" b2 R: g+ ~4 g图5 RS-485控制信号太短时的时序
& @( `& C1 |0 v1 X: z! C5 { (, 下载次数: 1) + q% X5 K" p0 x+ F+ v6 h! ^
图6 RS-485控制信号太短时的时序
; [- c0 R2 `% _7 W% j' j, [7 \ 在图5中，由于控制信号关闭过早，则第二个字节的后两位将发送错误；在图6中，由于控制信号关闭过迟，使485芯片在发送数据后，不能及时转到接收状态，此时总线若有数据过来，则本单元将不能正确接收。
) Z& i; O4 S% s8 j6 t/ U4 h; f 总结：只要掌握上述波形分析方法，任何异步串行数据的接收和发送问题，基本都可以得到解决。



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