串口通讯协议综述

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1、串口通讯协议综述所谓通信协议是指通信双方的一种约定。约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守。因此，也叫做通信控制规程，或称传输控制规程，它属于 ISOS OSI 七层参考模型中的数据链路层，其主要完成的作用如下： （1）实现数据格式化：因为来自 CPU 的是普通的并行数据，所以，接口电路应具有实现不同串行通信方式下的数据格式化的任务。在异步通信方式下，接口自动生成起止式的帧数据格式。在面向字符的同步方式下，接口要在待传送的数据块前加上同步字符 （2）进行串并转换：串行传送，数据是一位一位串行传送的，而计算机处理数据是

2、并行数据。所以当数据由计算机送至数据发送器时，首先把串行数据转换为并行数才能送入计算机处理。因此串并转换是串行接口电路的重要任务。（3）控制数据传输速率：串行通信接口电路应具有对数据传输速率波特率进行选择和控制的能力。（4）进行错误检测：在发送时接口电路对传送的字符数据自动生成奇偶校验位或其他校验码。在接收时，接口电路检查字符的奇偶校验或其他校验码，确定是否发生传送错误。（5）进行 TTL 与 EIA 电平转换：CPU 和终端均采用 TTL 电平及正逻辑，它们与 EIA 采用的电平及负逻辑不兼容，需在接口电路中进行转换。（6）提供 EIA-RS-232C 接口标准所要求的信号线：远距离通信采用

3、 MODEM 时，需要 9 根信号线；近距离零 MODEM 方式，只需要 3 根信号线。这些信号线由接口电路提供，以便与 MODEM 或终端进行联络与控制。（7）为了完成上述串行接口的任务，串行通信接口电路一般由可编程的串行接口芯片、波特率发生器、EIA 与 TTL 电平转换器以及地址译码电路组成。其中，串行接口芯片，随着大规模继承电路技术的发展，通用的同步(USRT)和异步（UART）接口芯片种类越来越多，它们的基本功能是类似的，都能实现上面提出的串行通信接口基本任务的大部分工作，且都是可编程的。选用这些芯片作为串行通信接口电路的核心芯片，会使电路结构比较简单。1.现场总线同 RS-232/

4、485/422 的区别与应用 PC 与智能设备通讯多借助 RS232、RS485、以太网等方式，主要取决于设备的接口规范。但RS232、RS485 只能代表通讯的物理介质层和链路层，如果要实现数据的双向访问，就必须自己编写通讯应用程序，但这种程序多数都不能符合 ISO/OSI 的规范，只能实现较单一的功能，适用于单一设备类型，程序不具备通用性。在 RS232 或 RS485 设备联成的设备网中，如果设备数量超过 2 台，就必须使用RS485 做通讯介质， RS485 网的设备间要想互通信息只有通过 “主（Master）”设备中转才能实现，这个主设备通常是 PC，而这种设备网中只允许存在一个主设

5、备，其余全部是从（Slave）设备。而现场总线技术是以 ISO/OSI 模型为基础的，具有完整的软件支持系统，能够解决总线控制、冲突检测、链路维护等问题。现场总线设备自动成网，无主/从设备之分或允许多主存在。在同一个层次上不同厂家的产品可以互换，设备之间具有互操作性。 2.RS-232 的概念 RS-232 是一个串口通讯标准，它规范了异步串口通讯能力，还有硬件流控制、软件流控制和校验位。由于这个标准已经使用了十年以上，几乎所有的数字通讯设备都有控制界面，而且都使用 RS-232 作为通讯界面。典型的通讯距离为 9600bps 时最大可达到 15 米。 3.RS-422 的概念 RS-422

6、是一个串口通讯标准，它相比 RS-232 提供更长距离的通讯能力，而且使用更少的信号线。RS-422数据传输使用差分信号作为技术，并且最大速率可以达到 10Mbps。在 9600bps 的速度下，通讯距离最大可达 1.2 公里。 4.RS-485 的概念 RS-485 是 RS-422 的增强版本。它使用 2 线的总线技术，并且兼容 RS-422 界面。使用 RS-485 2 线总线，你可以建立一个非常经济的网络，然而 RS-485 只定义了电气信号特性而没有定义其它的，那么用户就必须用自己的软件或协议来控制 RS-485 网络。 5.什么是串口通讯？ 并行通讯？ 串口通讯是一个比特一个比特的

7、传输数据的，只使用一条信号线持续的发送。 并行通讯是一个字节一个字节的传输数据的。也就是说，一个字节的所有比特位都是在不同的线路上同时发送出去的。 6.突波保护的概念 TOV(瞬时超电压) 来源于闪电、静电放电和其他形式的高电压，是一种引起设备损坏的主要原因。突波保护能吸收 TOV，从而有效避免设备损坏。 7.同步通讯与异步通讯的区别 同步通讯从数字通讯发展而来，（例如：电脑间通讯）当一个 bit 传输过来时它需要在同样的时间片内决定数据的内容。在这里，传输的字符没有限制，它允许使用非常高的波特率进行数据传输。 8.什么是 TCP/IP？服务器 IP 是什么？ TCP/IP 是一组用于在网络上

8、共享数据的通讯协议。它是由 ARPAnet 组织发起的，精确名称为“Internet Protocol Suite”。其中 TCP 和 IP 只是这个群组中的两个，因为它是目前已知最好的协议，逐渐被大众接受。从终端应用甚至到家庭应用都可以用到这个协议，目前几乎所有的电脑都可提供 TCP/IP 服务。当转换器工作在 TCP Client 或 UDP 方式下时必须指定服务器 IP。在 TCP Client 工作方式下，转换器加电或与服务器的 TCP 连接断开时，转换器自动向此 IP 发出连接请求。在 UDP 工作方式下，转换器向这个地址发送数据。 9.终端电阻的主要作用 当一个电信号在一个传输线中

9、穿过 2 个不同的电阻点，如果阻抗不匹配，会引起信号反射。信号反射引起信号扭曲，从而导致传输错误。解决这个问题的办法是在线的末端增加一个电阻，其阻值和电线的阻值相同，并且该电阻应该加在接受端。 10.什么是 FIFO、它的作用 ？ FIFO 是用来描述缓存的特定术语。FIFO 缓存根据数据接收的顺序来发送数据，并用来降低处理芯片UART（例如用在串口通讯 C16550C）的中断频率。 11.什么是光隔保护？它的功能 ？ 由于电线两端的地电压不同，长距离连接的通讯设备会因电压不匹配而造成损坏。光隔保护会在线的两端使用光电隔离元件来隔离敏感的设备组件，保护设备不受损坏。 12.转换器端口与服务器端

10、口的区别？ 当转换器工作在 TCP Client、TCP Server 或 UDP 方式下时必须指定。在 TCP Client 工作方式下，转换器使用本端口向服务器发出连接请求。在 TCP Server 工作方式下时，转换器在此端口下监听，等待其它设备的连接。在 UDP 方式下，转换器在此端口发送和接收数据。 当转换器工作在 TCP Client 或 UDP 方式下时必须指定。在 TCP Client 工作方式下，转换器加电或与服务器的 TCP 连接断开时，转换器自动向服务器的这个端口发出连接请求。在 UDP 工作方式下，转换器向服务器的这个端口发送数据。 13.数据位、校验位、停止位的概念与

11、功能 数据位：在串口异步传输中，一组数据实际包含的数据位数。这个参数应与同转换器这个串口连接的设备的数据位具有相同的值。 校验位：在串口异步传输中，一组数据所采用的数据差错校验方式。这个参数应与同转换器这个串口连接的设备的校验方式相同。 停止位：在串口异步传输中，一组数据中用来表示这组数据结束的数据的位数。这个参数应与同转换器这个串口连接的设备的停止位数相同。 14.流量控制的含义与应用 保证发送在其发送数据时速率不超过接收设备接收速率的技术。当接收设中的缓冲区充满时，就发送一条消息给发送设备暂停传送，直到缓冲区内的数据被处理掉，再通知发送设备发送数据。流量控制有 无、硬件(CTS/RTS )

12、、软件(Xon / Xoff)三种方式。若设置为无，则不采用流量控制技术；若设置为硬件，则使用串口的 RTS 和 CTS 两条信号线来进行流量控制；若设置为软件，则利用软件的方式来通知。这个参数应与同转换器这个串口连接的设备的流量控制方式相同。 15.最小发送时间的概念 转换器从串口收到数据后，在最小发送时间过后，还没有从串口收到下一个数据，则转换器将收到的数据发送到网络上。转换器在满足“最小发送时间” 和“最小发送字节”两条件中的任何一个时向网络发送数据。16.最小发送字节的概念 转换器从串口收到此数量的数据时向网络发送这些数据。转换器在满足“最小发送时间”和“最小发送字节”两条件中的任何一个时向网络发送数据。