目錄

1.TTL電平和RS232電平

2.UART的時(shí)序

3.break信號(hào)

4.如何檢測(cè)break信號(hào)？

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最近的一個(gè)項(xiàng)目用到了UART的break信號(hào)，在查資料的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)很多文章對(duì)break信號(hào)有介紹，但是都很簡(jiǎn)單，看了讓人摸不著頭腦，所以想把找的資料加上自己的理解整理一下，方便自己以后查看。博客引用的其他人的文章或者論壇等在文末有連接。有很多內(nèi)容是我對(duì)找到的資料的理解，如果有不對(duì)的地方歡迎評(píng)論指正。

1.TTL電平和RS232電平

要想說(shuō)明白break信號(hào)，我覺(jué)的首先要說(shuō)清楚UART的電平，在網(wǎng)上對(duì)break信號(hào)描述中，很多是用RS232串口來(lái)說(shuō)的，但是芯片一般都是TTL電平的。RS232電平是有正負(fù)的，TTL只有正，所以好多人被RS232的電平給搞暈了。

串口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）的全稱是EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn)。
EIA-RS-232C對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。
? ? ? ? ? 在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V
? ? ? ? ? 在TxD和RxD上: 邏輯0(SPACE)=+3～＋15V
? ? ? ? ? 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：
? ? ? ? ? ? ? ?信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V
? ? ? ? ? ? ? ?信號(hào)無(wú)效（斷開(kāi)，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓）=-3V～-15V
EIA-RS-232C是用正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的TTL器件連接，必須在EIA-RS-232C與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。

?TTL是Transistor-Transistor Logic，即晶體管-晶體管邏輯的簡(jiǎn)稱，它是計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部各部分之間通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。TTL電平信號(hào)應(yīng)用廣泛，是因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)表示采用二進(jìn)制規(guī)定，+5V等價(jià)于邏輯"1"，0V等價(jià)于邏輯"0"。
數(shù)字電路中，由TTL電子元器件組成電路的電平是個(gè)電壓范圍，規(guī)定：

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? ?輸出高電平>=2.4V，輸出低電平<=0.4V；

? ?輸入高電平>=2.0V，輸入低電平<=0.8V。

?

總結(jié)一下，TTL和RS232是電平不同，但是在理解break信號(hào)的時(shí)候我們不需要考慮電平的正負(fù)問(wèn)題。在很多其他資料中會(huì)提到MARK電平（狀態(tài)）、SPACE電平，這些都是指RS232電平，MARK是邏輯1，對(duì)應(yīng)TTL的高電平，SPACE是邏輯0，對(duì)應(yīng)TTL的低電平。在下面分析中我只會(huì)說(shuō)高低電平或者邏輯1或者邏輯0.

2.UART的時(shí)序

時(shí)序我覺(jué)得有必要先說(shuō)明一下，因?yàn)閎rake信號(hào)其實(shí)就是持續(xù)一段時(shí)間的低電平（邏輯0或者說(shuō)SPACE電平），只有了解了UART的時(shí)序，才更好理解break信號(hào)。

UART的每一幀數(shù)據(jù)是包括起始位、數(shù)據(jù)位、停止位，這三個(gè)是一定會(huì)有的，也可以選擇加上檢驗(yàn)位（奇校驗(yàn)或者偶校驗(yàn)），檢驗(yàn)位在數(shù)據(jù)位和停止位之間。數(shù)據(jù)位和停止位是可以設(shè)置的。例如最常用的數(shù)據(jù)位是8bit（1字節(jié)），當(dāng)然還有5-9bit，甚至更多，不同的芯片可能不一樣。插一個(gè)題外話：串口通信數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的影響? ?

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空閑位：處于邏輯“1”狀態(tài)，表示當(dāng)前線路上沒(méi)有資料傳送。

起始位：先發(fā)出一個(gè)邏輯”0”的信號(hào)，表示傳輸字符的開(kāi)始。其實(shí)就是發(fā)送一個(gè)從“高到低”動(dòng)作，低電平需要保持1 bit的時(shí)間

數(shù)據(jù)位：緊接著起始位之后。資料位的個(gè)數(shù)可以是4、5、6、7、8等，構(gòu)成一個(gè)字符。通常采用ASCII碼。從最低位開(kāi)始傳送，靠時(shí)鐘定位。

奇偶校驗(yàn)位：資料位加上這一位后，使得“1”的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)(偶校驗(yàn))或奇數(shù)(奇校驗(yàn))，以此來(lái)校驗(yàn)資料傳送的正確性。

停止位：它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志。可以是1位、1.5位、2位的高電平。 由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供 計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。

波特率：是衡量資料傳送速率的指標(biāo)。表示每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)。例如資料傳送速率為120字符/秒，而每一個(gè)字符為10位，則其傳送的波特率為10×120=1200位/秒=1200波特。

?

每個(gè)數(shù)據(jù)都是由1個(gè)start位開(kāi)始的，開(kāi)始位始終是邏輯0。跟隨在開(kāi)始位后面的是特定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是LSB模式（先發(fā)地位再發(fā)高位）發(fā)送的；如果校驗(yàn)位被使能，那么1個(gè)校驗(yàn)位也將產(chǎn)生，并被發(fā)送。數(shù)據(jù)的最后一位由1個(gè)stop位標(biāo)志，結(jié)束位始終是邏輯1。一個(gè)空閑line就是由連續(xù)多個(gè)的stop位組成的，這也就意味著空閑信號(hào)其實(shí)就是信號(hào)線一直保持在邏輯1。

例子：一個(gè)ASCII字符“A”（8-bit，hex碼為0x41）一直都是以如下的方式進(jìn)行傳送的。注意：數(shù)據(jù)是LSB first發(fā)送方式。

再發(fā)一個(gè)時(shí)序圖：

3.break信號(hào)

? ? 出現(xiàn)以下情況時(shí)，可使UART 產(chǎn)生中斷：
? ? ? ? ? （1）.FIFO 溢出錯(cuò)誤
? ? ? ? ? （2）.線中止錯(cuò)誤（line-break，即Rx 信號(hào)一直為0 的狀態(tài)，包括校驗(yàn)位和停止位在內(nèi)）
? ? ? ? ? （3）.奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤
? ? ? ? ? （4）.幀錯(cuò)誤（停止位不為1）
? ? ? ? ? （5）.接收超時(shí)（接收FIFO 已有數(shù)據(jù)但未滿，而后續(xù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間不來(lái)）
? ? ? ? ? （6）.發(fā)送
? ? ? ? ? （7）.接收

? ?break信號(hào)波形

? ? ? 我網(wǎng)上找了一下資料，有兩個(gè)描述：?

? ? ? （1）. 一般，直到有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，接收和傳輸信號(hào)會(huì)保持在mark電壓。如果一個(gè)信號(hào)掉到space電壓并且持續(xù)了很長(zhǎng)時(shí)間，一般來(lái)說(shuō)是1/4到1/2秒，那么就說(shuō)有一個(gè)break條件存在了。break經(jīng)常被用來(lái)重置一條數(shù)據(jù)線或者用來(lái)改變像調(diào)制解調(diào)器這樣的設(shè)備的通訊模式。

? ? （2）.Since there?is always some period of time where the line will be in a mark state between data characters, the start of a character can always be?recognised. This also means that?the longest period of time that the line can be in a space state is:
? ? 1 start bit + however?many data bits + a parity bit (if any)
? ?A break signal is defined as holding the line in the space state for longer than that period of time - no valid data byte can do that, so the break 'character' isn't really a character. It's a special signal.
?

As far as when you need to issue a break?signal?depends?entirely on the protocol being used.

? ? ?下面是我的理解是：

? ? ? ? ?break就是一個(gè)邏輯低電平，電平持續(xù)時(shí)間多久可就自定義，但是至少要大于1幀數(shù)據(jù)中開(kāi)始位+數(shù)據(jù)位+檢驗(yàn)位+停止位的時(shí)間。一般是1/4到1/2秒。

? ? ? ? ?因?yàn)閁ART的空閑狀態(tài)是高電平， stop位是也是高電平，那么整個(gè)UART在傳輸過(guò)程中低電平的持續(xù)時(shí)間最大就是：1bit位的起始位（低電平）+n bit的數(shù)據(jù)位（傳輸?shù)臄?shù)據(jù)全0）+1bit的校驗(yàn)位（校驗(yàn)位是0），所以只要有大于這個(gè)時(shí)間的低電平，肯定不是數(shù)據(jù)，那么久可以作為break信號(hào)了。因?yàn)橐话鉛ART的波特率都不低，即使波特率是200，1bit位的時(shí)間也有5ms，一幀一般也就十幾個(gè)bit，所以一般break信號(hào)的低電平持續(xù)時(shí)間大于100ms就可以了。

4.如何檢測(cè)break信號(hào)？

下面有人評(píng)論問(wèn)如何識(shí)別break信號(hào)，這個(gè)確實(shí)沒(méi)有做過(guò)，之前客戶只要求modem在收到短信的時(shí)候產(chǎn)生break信號(hào)，識(shí)別break信號(hào)是客戶做的，因?yàn)槭菄?guó)外的客戶，而且這個(gè)項(xiàng)目都已經(jīng)算結(jié)束了，也不方便問(wèn)客戶。手上剛好有STM32的芯片手冊(cè)，發(fā)現(xiàn)STM32里面有一些break信號(hào)的內(nèi)容可以提供參考。

STM32里有個(gè)斷開(kāi)符號(hào)的概念，就是break信號(hào)，只是這個(gè)信號(hào)持續(xù)時(shí)間最多只有12個(gè)bit位'0'(1個(gè)起始位+九個(gè)數(shù)據(jù)位+2個(gè)停止位)，然后就變成了高電平，這個(gè)低電平時(shí)間應(yīng)該只有us級(jí)別。

STM32可以通過(guò)設(shè)置控制寄存器的SBK標(biāo)志位，能夠直接發(fā)送斷開(kāi)信號(hào)，如下圖。如果想要break信號(hào)持續(xù)時(shí)間達(dá)到100ms左右，這種方式是不可以的，原因上面已經(jīng)說(shuō)了，所以只能把TX當(dāng)成GPIO，設(shè)置為0，持續(xù)n ms，然后拉高。我看到展訊的modem的UART代碼，就是這樣產(chǎn)生break信號(hào)的。

再看STM32如何檢測(cè)斷開(kāi)符號(hào)，如下圖：

通過(guò)上面的資料可知，當(dāng)RX上有break信號(hào)的時(shí)候，UART會(huì)有一個(gè)幀錯(cuò)誤，我們可以在中斷處理函數(shù)中檢測(cè)FE標(biāo)志位，如果為1，那么有可能是幀錯(cuò)誤或者break信號(hào)，接著我們?cè)跈z測(cè)RX引腳，如果低電平持續(xù)時(shí)間達(dá)到了幾十毫秒，則說(shuō)明是break信號(hào)。

后來(lái)我仔細(xì)看STM的UART的資料，發(fā)現(xiàn)UART有個(gè)LIN模式，有個(gè)LIN斷開(kāi)符檢測(cè)中斷，能夠直接檢測(cè)break信號(hào)。

這些都是我在STM32的芯片手冊(cè)上找到的，芯片手冊(cè)鏈接：STM32中文參考手冊(cè)_V10.pdf
因?yàn)槭掷锩嬷挥幸粔KSTM32的開(kāi)發(fā)板，想使用PC來(lái)發(fā)送break信號(hào)做測(cè)試，但是不知道PC怎么發(fā)送break信號(hào)，所以并沒(méi)有做測(cè)試。
我覺(jué)得其他的芯片應(yīng)該也有類似的機(jī)制。

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參考資料：

http://www.chinadmd.com/file/szacieprs6rx6ocrivieswvz_1.html

串口標(biāo)準(zhǔn)RS232C電壓

UART串口協(xié)議基礎(chǔ)1

怎樣通過(guò)uart發(fā)送“break”信號(hào)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的UART的break信号的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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