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  关于UART 控制器的RTSCTS技术分析           ★★★
关于UART 控制器的RTSCTS技术分析
作者:佚名 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2021/5/18 7:39:19

  在RS232 中本来 CTS 与 RTS 有明白的意义,但自从贺氏(HAYES ) 推出了伶俐猫(SmartModem)后就有点混合了,不外此刻这种意义为支流意义的,各大芯片制造厂家对 UART 节制器的流控根基采用 HAYES MODEM 流控注释。

  在 RS232 中 RTS 与 CTS 是用来半双工模式下的标的目的切换,本文不注释;

  若是 UART 只要 RX、TX 两个信号,要流控的话只能是软流控;若是有 RX,TX,CTS,RTS 四个信号,则多半是支撑硬流控的 UART;若是有 RX,TX,CTS ,RTS ,DTR,DSR 六个信号的线 尺度的可能性比力大。

  (要留意区别是不是讲串口支撑硬流控的 RTS/CTS,别看为益,在和瑞芯微调试硬件流控时,被这个非支流的注释搞得晕头转向的)

  RTS 是模块的输入端,用于 MCU 通知模块,MCU 能否预备好,模块能否可向 MCU 发送消息,RTS 的无效电平为低。

  CTS 是模块的输出端,用于模块通知 MCU,模块能否预备好,MCU 能否可向模块发送消息,CTS 的无效电平为低

  RTS (Require ToSend,发送请求)为输出信号,用于指示本设备预备好可领受数据,低电平无效,低电平申明本设备能够领受数据。

  CTS (Clear ToSend,发送答应)为输入信号,用于判断能否能够向对方发送数据,低电平无效,低电平申明本设备能够向对方发送数据。

  此处有人将 CTS 翻译为发送答应,我感受简直比翻译为断根发送好。由于 CTS 是对方的 RTS 节制己方的 CTS 能否答应发送的功能。

  此中 CTS 用电压表丈量电压时发觉:在丈量最后的大要 200ms 时,为高电平,然后电压值不竭下降,变成低电平,这申明 CTS 悬空时该当为高,这中高电平仅仅是必然量的正电荷罢了。

  不晓得芯片设想时,规格仿单为什么要写 CTS 默认为高,CTS 仅仅是输入端,不需要什么默认值啊。而且在流控打开环境下,不接 CTS 与 RTS,也是能够一般 3 根线(RXD/TXD/GND)通信的,这申明不接 RTS/CTS 时,CTS 为低电平才对。为何现实利用与芯片规格仿单不分歧,可能是被外壳金属盖干扰到低电平了,终究本人用的模块,CTS 是如斯接近低电平的金属庇护盖,而且 CTS 为输入口,没有上拉下拉电平能力。

  AP 串口不成用时,将 AP-RTS 拉高,MODEM-CTS 检测到 AP-RTS 为高,晓得 AP 串口还未预备好,就不会放数据。

  没有串口节制器,用中缀和通俗 IO 口即可实现 RTS 与 CTS 功能。

  RTS 用 GPIO 实现,串口停当(无数据发送,期待领受)拉低电平,串口忙(本人无数据发送)拉高电平

  CTS 用中缀实现,检测到低电平,将串口数据发送出去,检测到高电平则保留串口数据直到检测到低电平为止。

  前一路信号节制 B 设备的发送,后一路信号节制 A 设备的发送。对 B 设备的发送(A 设备领受)来说,若是 A 设备领受缓冲快满的时发出 RTS 信号(RTS 拉高,RTS 无效,奉告对方遏制发送),通知 B 设备遏制发送,B 设备通过 CTS 检测到该信号,遏制发送;一段时间后 A 设备领受缓冲有了空余,发出 RTS 信号(RTS 拉低,RTS 无效,请求发送),指示 B 设备起头发送数据。A 设备发(B 设备领受)雷同。

  上述功能也能在数据流中插入 Xoff(特殊字符)和 Xon(另一个特殊字符)信号来实现。A 设备一旦领受到 B 设备发送过来的 Xoff,立即遏制发送;反之,如领受到 B 设备发送过来的 Xon,则恢复发送数据给 B 设备。同理,B 设备也雷同,从而实现收发两边的速度婚配。

  半双工的标的目的切换:RS232 中利用 DTR(Date Terminal Ready,数据终端预备)与 DSR(Data Set Ready ,数据设备预备好)进行支流控,雷同上述的 RTS 与 CTS 。对半双工的通信的 DTE(Date Terminal Equipment,数据终端设备)与 DCE(Data circuitEquipment )来说,默认的标的目的是 DTE 领受,DCE 发送。若是 DTE 要发送数据,必需发出 RTS 信号,请求发送数据。DCE 收到后若是空闲则发出 CTS 回应 RTS 信号,暗示响应请求,如许通信标的目的就变为 DTE-》TCE,同时 RTS 与 CTS 信号必需不断连结。从这里能够看出,CTS ,TRS 虽然也有点流控的意义(如 CTS 没有发出,DTE 也不克不及发送数据),但次要是用来进行标的目的切换的。

  这里讲到的“流”,当然指的是数据流。数据在两个串口之间传输时,常常会呈现丢失数据的现象,或者两台计较机的处置速度分歧,如台式机与单片机之间的通信,领受端数据缓冲区已满,则此时继续发送来的数据就会丢失。此刻我们在收集上通过 MODEM 进行数据传输,这个问题就尤为凸起。流节制能处理这个问题,当领受端数据处置不外来时,就发出“不再领受”的信号,发送端就遏制发送,直到收到“能够继续发送”的信号再发送数据。因而流节制能够节制数据传输的历程,防止数据的丢失。PC 机中常用的两种流节制是硬件流节制(包罗 RTS/CTS、DTR/CTS 等)和软件流节制 XON/XOFF(继续 / 遏制),下面别离申明。

  硬件流节制常用的有 RTS/CTS 流节制和 DTR/DSR(数据终端停当 / 数据设置停当)流节制。

  硬件流节制必需将响应的电缆线连上,用 RTS/CTS(请求发送 / 断根发送)流节制时,应将通信两头的 RTS、CTS 线对应相连,数据终端设备(如计较机)利用 RTS 来起始调制解调器或其它数据通信设备的数据流,而数据通信设备(如调制解调器)则用 CTS 来起动和暂停来自计较机的数据流。这种硬件握手体例的过程为:我们在编程时按照领受端缓冲区大小设置一个高位标记(可为缓冲区大小的 75%)和一个低位标记(可为缓冲区大小的 25%),当缓冲区内数据量达到高位时,我们在领受端将 CTS 线),当发送端的法式检测到 CTS 为低后,就遏制发送数据,直到领受端缓冲区的数据量低于低位而将 CTS 置高电平。RTS 则用来标明领受设备有没有预备好领受数据。

  常用的流节制还有还有 DTR/DSR(数据终端停当 / 数据设置停当)。我们在此不再详述。因为流节制的多样性,我小我认为,当软件里用了流节制时,应做细致的申明,若何接线,若何使用。

  因为电缆线的限制,我们在通俗的节制通信中一般不消硬件流节制,而用软件流节制。一般通过 XON/XOFF 来实现软件流节制。常用方式是:当领受端的输入缓冲区内数据量跨越设定的高位时,就向数据发送端发出 XOFF 字符(十进制的 19 或 Control-S,设备编程仿单该当有细致阐述),发送端收到 XOFF 字符后就当即遏制发送数据;当领受端的输入缓冲区内数据量低于设定的低位时,就向数据发送端发出 XON 字符(十进制的 17 或 Control-Q),发送端收到 XON 字符后就当即起头发送数据。一般能够从设备配套源法式中找到发送的是什么字符。

  该当留意,若传输的是二进制数据,标记字符也有可能在数据流中呈现而惹起误操作,这是软件流节制的缺陷,而硬件流节制不会有这个问题。

  UART(Universal Asynchronization Receviver/Transmite) 能够作为一种软件接口和谈来看,包罗 RS232、RS485、RS422 等接口尺度规范和总线尺度规范,这些尺度划定了接口的电气特征(如电平)、传输速度、毗连特征等,现实上属于通信收集中的物理层的概念,与通信和谈没有间接关系,通信和谈一般属于链路层即 link 层的概念。

  那么 RS232 和 TTL 的 uart 什么关系呢?都是 uart 和谈,就像上述提到的,只是电气特征如电平分歧。

  2.UART 是全双工通信,为何需要 RTS 和 CTS 来节制标的目的呢?

  在 uart 全双工通信中是不需要 RTS 和 CTS 的,二者只是用在半双工通信中,如 RS485.

  3. 在良多芯片手册中,uart 支撑 IrDA(红外)和 RS485 模式,支撑 RS485 模式是什么概念呢?

  也就是说在 RS485 模式下,区别于一般模式在于当处于发送环境下,RTS 脚是拉高的,一旦发送竣事(TXEMPTY 置位),RTS 拉低,通知对方能够发送数据,从而完成硬件主动流控。

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