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[分享]通信接口協(xié)議綜述 |
| 作者：jaky 欄目：單片機(jī) |
一、串行通信協(xié)議 計(jì)算機(jī)與外設(shè)或計(jì)算機(jī)之間的通信通常有兩種方式：并行通信和串行通信。 并行通信指數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送。并行方式傳輸數(shù)據(jù)速度快，但占用的通信線多，傳輸數(shù)據(jù)的可靠性隨距離的增加而下降，只適用于近距離的數(shù)據(jù)傳送。 串行通信是指在單根數(shù)據(jù)線上將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳送。發(fā)送過程中，每發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)，再發(fā)送第二個(gè)，依此類推。接受數(shù)據(jù)時(shí)，每次從單根數(shù)據(jù)線上一位一位地依次接受，再把它們拼成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)。在遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信中，一般采用串行通信方式，它具有占用通信線少、成本低等優(yōu)點(diǎn)。 1、串行通信的基本概念 (1)同步和異步通信方式 串行通信有兩種最基本的通信方式：同步串行通信方式和異步串行通信方式。同步串行通信方式是指在相同的數(shù)據(jù)傳送速率下，發(fā)送端和接受端的通信頻率保持嚴(yán)格同步。由于不需要使用起始位和停止位，可以提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，但發(fā)送器和接受器的成本較高。異步串行通信是指發(fā)送端和接受端在相同的波特率下不需要嚴(yán)格地同步，允許有相對的時(shí)間時(shí)延，即收、發(fā)兩端的頻率偏差在10％以內(nèi)，就能保證正確實(shí)現(xiàn)通信。 異步通信在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)線上總是呈現(xiàn)高電平狀態(tài)，稱為空閑狀態(tài)（又稱MARK狀態(tài)）。當(dāng)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，信號(hào)線變成低電平，并持續(xù)一位的時(shí)間，用于表示發(fā)送字符的開始，該位稱為起始位，也稱SPACE狀態(tài)。起始位之后，在信號(hào)線上依次出現(xiàn)待發(fā)送的每一位字符數(shù)據(jù)，并且按照先低位后高位的順序逐位發(fā)送。采用不同的字符編碼方案，待發(fā)送的每個(gè)字符的位數(shù)不同，在5、6、7或8位之間選擇。數(shù)據(jù)位的后面可以加上一位奇偶校驗(yàn)位，也可以不加，由編程指定。最后傳送的是停止位，一般選擇1位、1.5位或2位。 （2）數(shù)據(jù)傳送方式 ①單工方式。單工方式采用一根數(shù)據(jù)傳輸線，只允許數(shù)據(jù)按照固定的方向傳送。圖8（a）中A只能作為發(fā)送器，B只能作為接收器，數(shù)據(jù)只能從A傳送到B，不能從B傳送到A。 ②半雙工方式。半雙工方式采用一根數(shù)據(jù)傳輸線，允許數(shù)據(jù)分時(shí)地在兩個(gè)方向傳送，但不能同時(shí)雙向傳送。圖8（b）中在某一時(shí)刻，A為發(fā)送器，B為接收器，數(shù)據(jù)從A傳送到B；而在另一個(gè)時(shí)刻，A可以作為接收器，B作為發(fā)送器，數(shù)據(jù)從B傳送到A。 ③全雙工方式。全雙工方式采用兩根數(shù)據(jù)傳輸線，允許數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行雙向傳送。圖8（c）中A和B具有獨(dú)立的發(fā)送器和接收器，在同一時(shí)刻，既允許A向B發(fā)送數(shù)據(jù)，又允許B向A發(fā)送數(shù)據(jù)。 （3）波特率 波特率是指每秒內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，以b/s和bps（位/秒）為單位。它是衡量串行數(shù)據(jù)傳送速度快慢的重要指標(biāo)和參數(shù)。計(jì)算機(jī)通信中常用的波特率是：110，300，600，1200，2400，4800，9600，19200bps。 （4）串行通信的檢錯(cuò)和糾錯(cuò) 在串行通信過程中存在不同程度的噪聲干擾，這些干擾有時(shí)會(huì)導(dǎo)致在傳輸過程中出現(xiàn)差錯(cuò)。因此在串行通信中對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)是非常重要的，也是衡量通信系統(tǒng)質(zhì)量的重要指標(biāo)。檢錯(cuò)，就是如何發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，而糾錯(cuò)就是在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，如何采取措施糾正錯(cuò)誤。 ①誤碼率 誤碼率是指數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸后發(fā)生錯(cuò)誤的位數(shù)與總傳輸位數(shù)之比。在計(jì)算機(jī)通信中，一般要求誤碼率達(dá)到10-6數(shù)量級。誤碼率與通信過程中的線路質(zhì)量、干擾、波特率等因素有關(guān)。 ②奇偶校驗(yàn) 奇偶校驗(yàn)是常用的一種檢錯(cuò)方式。奇偶校驗(yàn)就是在發(fā)送數(shù)據(jù)位最后一位添加一位奇偶校驗(yàn)位（0或1），以保證數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位中1的總和為奇數(shù)或偶數(shù)。若采用偶校驗(yàn)，則應(yīng)保證1的總數(shù)為偶數(shù)；若采用奇校驗(yàn)，則應(yīng)保證1的總和為奇數(shù)。在接受數(shù)據(jù)時(shí)，CPU應(yīng)檢測數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位中1的總數(shù)是否符合奇偶校驗(yàn)規(guī)則，如果出現(xiàn)誤碼，則應(yīng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的錯(cuò)誤處理服務(wù)程序，進(jìn)行后續(xù)糾錯(cuò)。 ③糾錯(cuò) 在基本通信規(guī)程中一般采用奇偶校驗(yàn)或方陣碼檢錯(cuò)，以重發(fā)方式進(jìn)行糾錯(cuò)。在高級通信中一般采用循環(huán)冗余碼（CRC）檢錯(cuò)，以自動(dòng)糾錯(cuò)方式來糾錯(cuò)。一般說來，附加的冗余位越多，檢測、糾錯(cuò)能力就越強(qiáng)，但通信效率也就越低。 |
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| 作者： jaky 于 2007/1/20 23:38:14 發(fā)布：
2、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn) 串行通信接口按電氣標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議來分包括RS-232、RS-422、RS485、USB等。 RS-232、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對接口的電氣特性做出規(guī)定，不涉及接插件、電纜或協(xié)議。USB是近幾年發(fā)展起來的新型接口標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。 （1）RS-232串行接口 目前RS-232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通信。典型的RS-232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5～+15V，負(fù)電平在-5～-15V電平。當(dāng)無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為TTL電平，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3～+12V與-3～-12V。RS-232是為點(diǎn)對點(diǎn)（即只用一對收、發(fā)設(shè)備）通信而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為3～7kΩ。由于RS-232發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約30米，最高速率為20kb/s。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信�？梢酝ㄟ^測量DTE的Txd（或DCE的Rxd）和Gnd之間的電壓了解串口的狀態(tài)，在空載狀態(tài)下，它們之間應(yīng)有約-10V左右（-5~-15V）的電壓，否則該串口可能已損壞或驅(qū)動(dòng)能力弱。 ①管腳定義 RS-232物理接口標(biāo)準(zhǔn)可分成25芯和9芯D型插座兩種，均有針、孔之分。其中TX（發(fā)送數(shù)據(jù)）、RX（接受數(shù)據(jù)）和GND（信號(hào)地）是三條最基本的引線，就可以實(shí)現(xiàn)簡單的全雙工通信。DTR（數(shù)據(jù)終端就緒）、DSR（數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好）、RTS（請求發(fā)送）和CTS（清除發(fā)送）是最常用的硬件聯(lián)絡(luò)信號(hào)。 表1-8-1 RS232接口中DB9、DB25管腳信號(hào)定義 9針 25針 信號(hào)名稱 信號(hào)流向 簡稱 信號(hào)功能 3 2 發(fā)送數(shù)據(jù) DTE —>DCE TxD DTE發(fā)送串行數(shù)據(jù) 2 3 接收數(shù)據(jù) DTE <—DCE RxD DTE接受串行數(shù)據(jù) 7 4 請求發(fā)送 DTE —>DCE RTS DTE請求切換到發(fā)送方式 8 5 清除發(fā)送 DTE <—DCE CTS DCE已切換到準(zhǔn)備接受 6 6 數(shù)據(jù)設(shè)備就緒 DTE <—DCE DSR DCE準(zhǔn)備就緒可以接受 5 7 信號(hào)地 GND 公共信號(hào)地 1 8 載波檢測 DTE <—DCE DCD DCE已接受到遠(yuǎn)程載波 4 20 |
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