[发明专利]一种软件模拟串行数据传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，特别是涉及一种软件模拟串行数据 传输装置。

背景技术

串行外围接口(Serial Peripheral Interface，SPI)总线系统包括SPI总线、 内部集成电路(Inter Integrated Circuit，I2C)总线等，它是一种同步串行外 设接口，可以使微控制器(Micro Controller Unit，MCU)与各种外围设备以 串行方式进行通信以交换信息，其外围设置有FLASHRAM(闪速存储器)、 网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等设备。

使用软件模拟的串行外围接口SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多 种标准外围器件的接口相兼容，该接口可以是三线或是四线制接口：但四线 制接口必须包括串行时钟线(SCK)、主机输入/从机输出数据线MISO、主机 输出/从机输入数据线MOST和低电平有效的从机选择线SS，三线制接口必须 包括时钟线、数据线和状态线。硬件串行接口是很多处理器上的一个模块， 但硬件上的串行接口兼容性差，对于一些特殊的外围器件如：三线制闪存 FLASH，实时时钟，模数(AD)转换器，数字信号解码器等无法实现串行数 据通讯，这时软件模拟三线制串行接口就显示出其灵活的优势了。

而RS-232是个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会(Electronic Industries Association，EIA)所制定的异步传输标准接口。通常RS-232接口 以9个接脚(DB-9)或是25个接脚(DB-25)的型态出现，一般个人计算机 上会有两组RS-232接口，分别称为COM1和COM2。

RS-232-C是美国电子工业协会EIA(Electronic Industry Association)制定 的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表 示修改次数。RS-232-C 总线标准共设有25条信号线，包括一个主通道和一个 辅助通道。在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信 号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。

RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、 1200、2400、4800、9600、19200波特。

RS-232-C标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此 电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每 米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232 属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于 20m以内的通信。

串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种标准，但都是在 RS-232标准的基础上经过改进而形成的。所以，以RS-232C为主来描述串行 通信接口标准。RS-323C标准是美国EIA(电子工业联合会)与BELL等公司 一起开发的1969年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在0～20000b/s范 围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特 性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设 备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。

但是，目前串行数据通讯大部分都由单片机的硬件串行数据通讯接口所 实现的，其自身的优点主要体现为：控制比较简单，能够满足绝大多数的数 据传输的要求及需要，但也有其自身的局限性和缺点。其对传输对象有一定 的要求，很多外围器件并不能和单片机上的硬件串行接口相兼容，由于很多外 围器件的串行SPI通讯接口，是双线制的即数据的输出和输入线是同一根线 SDATA，时钟线为SCLK。而单片机上的标准SPI接口都是三线制的，即输入 和输出数据线各占一根线，时钟线为SCLK。这就造成了外围串行SPI模块和 单片机的SPI接口不能相互兼容，这样也就无法进行串行数据的传输。

因此，当前迫切需要开发出一种软件模拟串行数据传输装置，可以适用 于多种特殊串行接口外围器件的情况，且同时具有数据传输速度快、可靠性 高的优点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种软件模拟串行数据传输装置， 可以实现软件二线制或三线制的串行数据接口与软核RS232数据传输融合一 体，可以适用于多种特殊串行接口外围器件的情况，且同时具有数据传输速 度快、可靠性高的优点，具有重大的生产实践意义。