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1、Delphi串口通信编程,第一章 基本概念,通信 串行通信 硬件基础知识 模式及流量 接线和错误预防 错误排除,1、通信,通信：不同的独立系统通过线路互相交换数据 数据通信：终端与计算机之间的通信或计算机与计算机之间的通信 网络：构成整个通信的线路 数据传送 通信的类型 字符传输,数据传送,完整的通信系统包括发送端、接收端、转换数据 的接口以及传送数据的实际信道或媒体 DTE（Data Terminal Equipment）：发送与接收的节点 DSE（Data Switching Equipment）：中间节点，负责数据转送工作 DCE（Data Communication Equipment
2、 ）：负责数据与电气信号转换的设备 DTE与DCE间的数据传输线路通常使用RS-232 DTE与DSE间的媒体则包括了双绞线、同轴电缆、光纤或无线电等,传送的方式,并行传送（Parallel ）：一次的传输量为8个位（1字节） 通过并行端口，如打印机 串行传送（Serial ）：一次只传输1个位 通过串行端口，如RS-232,通信的种类,将数据转换成串行通信有两种方式 同步方式：接收设备能自动与发送计算机同步，接收字符有规则的分割开来，以块为单位，没有起始位和停止位，效率高。 异步方式：以字符为传送单位，传送的字符之间有无规律的间隔，这样可能使接收设备不能正常接收数据，因为每接收完一个字符都不
3、能确切地知道下一个接收的字符从何时开始。（通过加开始位和停止位实现）传输效率低，成本也低。,字符传输,位和字节 文本编码 非文本编码 帧,位和字节,二进制中的每一位0和1，被叫做一个位 每8个位构成一个字节 一个字节中最右面的位被称为第0位，最左面的位被称为第7位。,文本编码,文本（字符字母、标点符号等）在计算机中存储时，每个不同的字符都用不同的数值来表示。这些数值的范围通常在0-127或0-255范围。 7位：ASCII码，每个字节留一个备用位 8位：前128个遵循ASCII码规则，其余的128个用来做扩展字符、数字符号、图形字符等编码。,非文本编码,某些可执行指令文件和图形图像文件就是 以
4、二进制形式而不是ASCII码形式存储的。 一个数据可用二进制形式存储，可以占多 个字节。 在通信领域，常常把这种类型的资料叫做 二进制数据。,帧,帧：在串行异步通信情况下，构成一个字节的那些数据单元被称为数据位，在数据位的前、后要加上起始位、停止位和奇偶校验位。 一个字符所使用的位数根据协议而不同。 称这些位数为字符位数据长或字长。 通常不是8位就是7位。,2、串行通信,RS-232串行通信 RS-485串行通信 USB接口 IEEE-1394,RS-232串行通信,RS-232的通信端口是每台计算机上的必要配置， 通常含有COM！和COM2两个端口。 计算机上的RS-232均是公头 一般有两
5、种：9引脚和25引脚,RS-485串行通信,RS-485的通信方式可有效地防止噪声信号的干扰。 RS-485的信号将被发送出去时会先分成正负的两条线路，当到达接收端后，再将信号相减还原来原来的信号；如果将原始的信号记为（DT），而被分成后的信号分别记为（D+）及（D-），则原始的信号与离散的信号在由发送端发送出去时： （DT）= （D+）- （D-） 如果此线路受干扰，则两条传输线上的信号会分别成为（D+）+Noise及（D-）+Noise （DT）= （D+） +Noise- （D-） +Noise = （D+）- （D-）,USB（Universal Serial Bus）接口,集成一般计
6、算机所使用的外围设备的连接方式， 而且其所采用的信号传输方式也是串行通信。 USB特性：低价位，热连接，单一的连接头方式，连接数多，线上供电，不占系统资源，错误检测与复原，节省能源，支持四种传输（巨量、实时、中断及控制4种传输模式），速度较快（12M bps/RS-232最快115bps）,IEEE-1394,IEEE-1394(也称FireWire，火线)与USB一样拥有即插即用的功能，也是用于解决计算机与外围设备复杂的连接问题，并且也是使用串行通信的传输方式。 IEEE-1394的传输速度是400Mbps，而且速度还向1000Mbps迈进,USB与IEEE-1394的比较,比较项目 USB
7、 IEEE-1394 应用 低速设备 高速设备 带宽（ Mbps） 1.5,12 100,200,400 电缆长度 5米 4.5米 电缆 4线 6线 即插即用 支持 支持,3、硬件基础知识,PC机的RS-232接口名称尚未统一，有多个名称：RS-232口、串口、通信口、COM口、异步口等。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,常用的9条RS-232信号线,一次应答呼叫过程,Modem从接收到振铃信号开始，到数据传输结束Modem和DTE恢复到原来的空闲状态为止的过程。,数据终端DTE的控制软件持续监视振铃指示RI，等待该 信号有效 响铃后， RI信号在ON和OFF状态之间交替变化。 DTE的通
8、信控制软件在检测到振铃指示后，开始通过计 算机振铃指示的ON和OFF状态的变化次数来进行计数。 当达到程序设计的次数时，控制软件发出终端就绪信号 （DTR）有效，使Modem进行摘机状态，开始应答电话 Modem在等待一小段时间后，自动地发送它的应答载波 信号。同时Modem发出数据设备就绪信号（DSR），通 知DTE已经完成所有准备工作，正在等待对方的载波信 号,在DTE发出数据终端就绪信号（DTR）期间，DTE的控制软件监视数据设备就绪信号（DSR）是否有效，当DSR为ON状态后，DTE便知道Modem已准备建立数据链路，于是DTE开始检测载波信号（DCD），以检查数据链路是否已经建立 当
9、主叫Modem的载波信号出现在电话线上时，被叫Modem发出载波信号（DCD），以检查数据链路是否已经建立 在数据链路连接期间，发送数据（TxD）和接收数据（RxD）线上即开始了全又工通信。同时，DTE仍监视载波信号（DCD），以确定数据链路是否连接 数据传输结束后，DTE使数据终端就绪信号（DTR）无效， Modem撤消载波检测（DCD），并且使设备数据就绪信号（DSR）信号无效。数据候链路释放后， Modem和DTE返回到初始状态。,通信参数,数据的传送速度 数据的传送单位,数据的传送速度,波特率：每秒所能产生的最大电压状态改变率（一秒钟可以振荡的次数）bps 通信双方必须要取得一样的通信
10、速度。原始信号经过不一样的波特率取样后，所得的结果完全不一样，如取样速度只有原来一半时，信号被跳着取样，数据因此错误。,数据的传送单位,一般串行通信端口所传送的数据是字符类型，若用来传输文件，则会使用二进制的数据类型。,起始位及停止位,异步串行传输时需要 当发送端要开始传送数据时，便将传输线上的电压由低电位提升至高电位，而当传送结束后，再将电压降至低电压。接收端会因起始位的触发（因电压由低电位升至高电位）而开始接收数据；并因停止位的通知（因电压维持在低电位）而确节知道数据的字符已经结束。,校验位的检查,用来检查所传送数据正确性的一种核对码，其中又分成奇校验（Odd）及偶校验（Even） 串行通
11、信上的字符数据格式 起始位+传送字符+校验位+停止位,4、模式及流量,工作模式 硬件握手 软件握手,工作模式,当计算机在进行数据的传送与接收时，传输线上的数据 流动情况可分为3种： 单工：传输线上的数据流动只有一个方向 半双工：数据流动是双向，但同一时间只能一个方向行进 全双工：传输线同时具有两个方向的传输能力 RS-485属于半双工，RS-232属于全双工（引脚在设计时就是接收与传送是分属两个不同的引脚与线路。）,串行数据的流动方式,当数据要由A设备传送至B设备前，数据会 先被送到A设备的数据输出缓冲区，接着 再由此缓冲区将数据由RS-232线路传送到 B设备；同样地，当数据通过硬件线路传送
12、 到B设备时，数据首先会送到接收缓冲区， 而设备B的CPU再到接收缓冲区将数据读取 并进行处理。,握手,握手信号：提供一种控制数据流的方法，即接收设备可以控制发送设备的数据发送。 如果接收设备速度比发送速度快，握手信号可以略去。 在异步串行通信中，这称之为握手（handshaking）或流量控制（flow control）。 流量控制：保证传输双方都能正确地传送和接收数据而不会漏失。 握手控制可以具休分为硬件握手和软件握手。,硬件握手,使用专门的握手电路去控制数据的传输。 当接收设备准备好之后，就通过专用的握手电路传送一 个正电压给发送设备，指示发送设备发送数据。如果接 收设备传送一个负电压给
13、发送设备，则指示发送设备停 止发送数据。 硬件握手用到DSR、CTS、DTR、RTS4条硬件线路，其中DTR、RTS指的是计算机上的RS-232端；而DSR、CTS则是指被控制的设备端。,计算机-设备,设备必须将相对于计算机上的DSR引脚降为低电压 计算机检测到DSR引脚为低电位后，暂停数据的传输；同时设备继续处理位于缓冲区的数据 等设备的接收缓冲区数据量下降到一定程度后，设备将DSR引脚的标准电压升高 计算机一检测到DSR引脚为高电压后，随即继续传送数据给设备,设备-计算机,计算机将DTR引脚降为低电压 设备检测到DTR引脚为低电压后，暂停数据的传输；同时计算机也会继续处理位于缓冲区的数据
14、待计算机的接收缓冲区中数据量下降到一定程度后，计算机将DTR引脚的标准电压升高 设备一检测到DTR引脚为高电压后，随即继续传送数据给计算机,软件握手,以数据线上的数据信号来代替实际的硬件线路 最常见的是XON/XOFF协议： 若接收端欲使发送端暂停数据的传送时，它便向发送端 送出ASCII第19号字符（十六进制是13）；而欲恢复传送 时，便向发送端送出ASCII第17号字符（十六进制是11）， 两个字符的交互使用，便可控制发送端的传送操作了。 其操作流程与硬件握手类似。,5、接线和错误预防,接线方法 错误预防,接线方法,RS-232口特点： 9引脚或25引脚 公头（区别于打印机接头）,1,2,
15、3,4,5,6,7,8,9,5,4,3,2,1,9,8,7,6,计算机上为公头,连线上为公头,当使用RS-232与Modem进行连接时，直接连接即可 当使用RS-232和其他的设备进行连接时，有时就必须做必要的跳线,跳线,跳线的实际意义就是一个传送的信号必须到达对方的接 收引脚，如此才能形成一个完整的通路。 跳线：欲将数据从一个地方传送至另一个地方，其实只要使用第2引脚、第3引脚与第5引脚就可以形成一个最简单的通信线路。实际制作：将RS-232线的一端接头拆掉，将里面的第2引脚和第3引脚对调即可。 跳线的意义：甲方传送的数据必定到乙方的接收信道；而乙方的传送数据则会到达甲方的接收信道，双方的传
16、送与接收形成一个完整的回路。,错误预防,检测数据在传送过程中发生的错误 CheckSum:将所有要传送字符的ASCII码做加法运算，计算其总和后将此数目与一数字（通常是255）做除法运算，再取其余数，将此余数组合成传送字符串的一部分而传送出去；同样，接收方也以相同的方式对所传送过来的字符串进行运算操作，以判断数据的正确性，如果不对，则要求发送方重发。 CRC（yclic Redundancy Check Code循环冗余校验码） 将欲传输的数据块视为一堆连续位所构成的一个整数值，并将此数值除一个特定的除数。,错误预防原理： 将所传送的数值做相加的操作后与一个固定的除 数进行除法运算，所得的余数即为校验码。传送 与接收的双方只要针对其固定的检查方法分别进 行运算，比较后只要双方均一致，即正确；若不 一致，数据重传。,6、错误排除,波特率失配 检验错误 字长不匹配 停止位错 帧错,波特率失配,如果两个设备的波特率设置不同，当接收 设备试图接受数据
