產品
文章
搜索
資訊分類???
聯系我們
地址：浙江省海鹽縣鹽北路211號西區1-1
手機：13906834312
座機：0573-86128502
傳真：0573-86112502
郵箱：hygongkong@163.com??
??給你講清楚串?通訊的起始、數據、停?位都是怎么分配的！
來源:來源互聯?，侵刪
|
作者:降魔神兵
|
發布時間: 2019-12-31
|
842 次瀏覽
|
分享到:
??給你講清楚串?通訊的起始、數據、停?位都是怎么分配的！
串?是串?接?（serial port）的簡稱，也稱為串?通信接?或COM接?。
串?通信是指采?串?通信協議（serialcommunication）在?條信號線上將數據?個?特?個?特地逐位進?傳輸的通信模式。
串?按電?標準及協議來劃分，包括RS-232-C、RS-422、RS485等。
1.串?通信
在串?通信中，數據在1位寬的單條線路上進?傳輸，?個字節的數據要分為8次，由低位到?位按順序?位?位的進?傳送。
串?通信的數據是逐位傳輸的，發送?發送的每?位都具有固定的時間間隔，這就要求接收?也要按照發送?同樣的時間間隔來接收每?位。不僅如此，接收?還必須能夠確定?個信息組的開始和結束。
常?的兩種基本串?通信?式包括同步通信和
異步通信。
1.1串?同步通信
同 步 通 信 （ SYNC:synchronous datacommunication ） 是 指 在 約 定 的 通 信 速 率下，發送端和接收端的時鐘信號頻率和相位始終保持?致（同步），這樣就保證了通信雙?在 發 送 和 接 收 數 據 時 具 有 完 全 ? 致 的 定 時 關系。
同 步 通 信 把 許 多 字 符 組 成 ? 個 信 息 組 （ 信 息幀），每幀的開始?同步字符來指?，?次通信只傳送?幀信息。在傳輸數據的同時還需要傳輸時鐘信號，以便接收?可以?時針信號來確定每個信息位。
同步通信的優點是傳送信息的位數?乎不受限制 ， ? 次 通 信 傳 輸 的 數 據 有 ? ? 到 ? 千 個 字節，通信效率較?。同步通信的缺點是要求在通信中始終保持精確的同步時鐘，即發送時鐘和接收時鐘要嚴格的同步（常?的做法是兩個設備使?同?個時鐘源）。
在后續的串?通信與編程中將只討論異步通信?式，所以在這?就不對同步通信做過多的贅述了。
1.2串?異步通信
異 步 通 信 （ ASYNC:asynchronous datacommunication ） ， ? 稱 為 起 ? 式 異 步 通信，是以字符為單位進?傳輸的，字符之間沒有固定的時間間隔要求，?每個字符中的各位則以固定的時間傳送。
在異步通信中，收發雙?取得同步是通過在字符 格 式 中 設 置 起 始 位 和 停 ? 位 的 ? 法 來 實 現的。具體來說就是，在?個有效字符正式發送之前，發送器先發送?個起始位，然后發送有效字符位，在字符結束時再發送?個停?位，起始位?停?位構成?幀。停?位?下?個起始位之間是不定?的空閑位，并且規定起始位為低電平（邏輯值為0），停?位和空閑位都是?電平（邏輯值為1），這樣就保證了起始位開始處?定會有?個下跳沿，由此就可以標志?個字符傳輸的起始。?根據起始位和停?位也就很容易的實現了字符的界定和同步。
顯然，采?異步通信時，發送端和接收端可以由各?的時鐘來控制數據的發送和接收，這兩個時鐘源彼此獨?，可以互不同步。
下?簡單的說說異步通信的數據發送和接收過程。
1.2.1異步通信的數據格式
在介紹異步通信的數據發送和接收過程之前，有必要先弄清楚異步通信的數據格式。異步通信規定傳輸的數據格式由起始位（startbit ） 、 數 據 位 （ data bit ） 、 奇 偶 校 驗 位（parity bit）和停?位（stop bit）組成，
如圖1所?（該圖中未畫出奇偶校驗位，因為奇偶檢驗位不是必須有的，如果有奇偶檢驗位，則 奇 偶 檢 驗 位 應 該 在 數 據 位 之 后 ， 停 ? 位 之前）。
（1）起始位：起始位必須是持續?個?特時間的邏輯0電平，標志傳輸?個字符的開始，接收?可?起始位使??的接收時鐘與發送?的數據同步。
（2）數據位：數據位緊跟在起始位之后，是通信中的真正有效信息。數據位的位數可以由通信 雙 ? 共 同 約 定 ， ? 般 可 以 是 5 位 、 7 位 或 8位，標準的ASCII碼是0~127（7位），擴展的ASCII碼是0~255（8位）。傳輸數據時先傳送字符的低位，后傳送字符的?位。
（3）奇偶校驗位：奇偶校驗位僅占?位，?于進?奇校驗或偶校驗，奇偶檢驗位不是必須有的。如果是奇校驗，需要保證傳輸的數據總共有奇數個邏輯?位；如果是偶校驗，需要保證傳輸的數據總共有偶數個邏輯?位。
舉例來說，假設傳輸的數據位為01001100，如果是奇校驗，則奇校驗位為0（要確保總共有奇 數 個 1 ） ， 如 果 是 偶 校 驗 ， 則 偶 校 驗 位 為1（要確保總共有偶數個1）。
由此可?，奇偶校驗位僅是對數據進?簡單的置邏輯?位或邏輯低位，不會對數據進?實質的判斷，這樣做的好處是接收設備能夠知道?個位的狀態，有可能判斷是否有噪聲?擾了通信以及傳輸的數據是否同步。
（4）停?位：停?位可以是是1位、1.5位或2位，可以由軟件設定。它?定是邏輯1電平，標志著傳輸?個字符的結束。
（5）空閑位：空閑位是指從?個字符的停?位結束到下?個字符的起始位開始，表?線路處于空閑狀態，必須由?電平來填充。
1.2.2異步通信的數據發送過程
串?通信是指采?串?通信協議（serialcommunication）在?條信號線上將數據?個?特?個?特地逐位進?傳輸的通信模式。
串?按電?標準及協議來劃分，包括RS-232-C、RS-422、RS485等。
在串?通信中，數據在1位寬的單條線路上進?傳輸，?個字節的數據要分為8次，由低位到?位按順序?位?位的進?傳送。
串?通信的數據是逐位傳輸的，發送?發送的每?位都具有固定的時間間隔，這就要求接收?也要按照發送?同樣的時間間隔來接收每?位。不僅如此，接收?還必須能夠確定?個信息組的開始和結束。
常?的兩種基本串?通信?式包括同步通信和
異步通信。
1.1串?同步通信
同 步 通 信 （ SYNC:synchronous datacommunication ） 是 指 在 約 定 的 通 信 速 率下，發送端和接收端的時鐘信號頻率和相位始終保持?致（同步），這樣就保證了通信雙?在 發 送 和 接 收 數 據 時 具 有 完 全 ? 致 的 定 時 關系。
同 步 通 信 把 許 多 字 符 組 成 ? 個 信 息 組 （ 信 息幀），每幀的開始?同步字符來指?，?次通信只傳送?幀信息。在傳輸數據的同時還需要傳輸時鐘信號，以便接收?可以?時針信號來確定每個信息位。
同步通信的優點是傳送信息的位數?乎不受限制 ， ? 次 通 信 傳 輸 的 數 據 有 ? ? 到 ? 千 個 字節，通信效率較?。同步通信的缺點是要求在通信中始終保持精確的同步時鐘，即發送時鐘和接收時鐘要嚴格的同步（常?的做法是兩個設備使?同?個時鐘源）。
在后續的串?通信與編程中將只討論異步通信?式，所以在這?就不對同步通信做過多的贅述了。
異 步 通 信 （ ASYNC:asynchronous datacommunication ） ， ? 稱 為 起 ? 式 異 步 通信，是以字符為單位進?傳輸的，字符之間沒有固定的時間間隔要求，?每個字符中的各位則以固定的時間傳送。
在異步通信中，收發雙?取得同步是通過在字符 格 式 中 設 置 起 始 位 和 停 ? 位 的 ? 法 來 實 現的。具體來說就是，在?個有效字符正式發送之前，發送器先發送?個起始位，然后發送有效字符位，在字符結束時再發送?個停?位，起始位?停?位構成?幀。停?位?下?個起始位之間是不定?的空閑位，并且規定起始位為低電平（邏輯值為0），停?位和空閑位都是?電平（邏輯值為1），這樣就保證了起始位開始處?定會有?個下跳沿，由此就可以標志?個字符傳輸的起始。?根據起始位和停?位也就很容易的實現了字符的界定和同步。
下?簡單的說說異步通信的數據發送和接收過程。
1.2.1異步通信的數據格式
在介紹異步通信的數據發送和接收過程之前，有必要先弄清楚異步通信的數據格式。異步通信規定傳輸的數據格式由起始位（startbit ） 、 數 據 位 （ data bit ） 、 奇 偶 校 驗 位（parity bit）和停?位（stop bit）組成，
如圖1所?（該圖中未畫出奇偶校驗位，因為奇偶檢驗位不是必須有的，如果有奇偶檢驗位，則 奇 偶 檢 驗 位 應 該 在 數 據 位 之 后 ， 停 ? 位 之前）。
（1）起始位：起始位必須是持續?個?特時間的邏輯0電平，標志傳輸?個字符的開始，接收?可?起始位使??的接收時鐘與發送?的數據同步。
（2）數據位：數據位緊跟在起始位之后，是通信中的真正有效信息。數據位的位數可以由通信 雙 ? 共 同 約 定 ， ? 般 可 以 是 5 位 、 7 位 或 8位，標準的ASCII碼是0~127（7位），擴展的ASCII碼是0~255（8位）。傳輸數據時先傳送字符的低位，后傳送字符的?位。
（3）奇偶校驗位：奇偶校驗位僅占?位，?于進?奇校驗或偶校驗，奇偶檢驗位不是必須有的。如果是奇校驗，需要保證傳輸的數據總共有奇數個邏輯?位；如果是偶校驗，需要保證傳輸的數據總共有偶數個邏輯?位。
舉例來說，假設傳輸的數據位為01001100，如果是奇校驗，則奇校驗位為0（要確保總共有奇 數 個 1 ） ， 如 果 是 偶 校 驗 ， 則 偶 校 驗 位 為1（要確保總共有偶數個1）。
由此可?，奇偶校驗位僅是對數據進?簡單的置邏輯?位或邏輯低位，不會對數據進?實質的判斷，這樣做的好處是接收設備能夠知道?個位的狀態，有可能判斷是否有噪聲?擾了通信以及傳輸的數據是否同步。
（4）停?位：停?位可以是是1位、1.5位或2位，可以由軟件設定。它?定是邏輯1電平，標志著傳輸?個字符的結束。
（5）空閑位：空閑位是指從?個字符的停?位結束到下?個字符的起始位開始，表?線路處于空閑狀態，必須由?電平來填充。
1.2.2異步通信的數據發送過程
清楚了異步通信的數據格式之后，就可以按照指定的數據格式發送數據了，發送數據的具體步驟如下：
（1）初始化后或者沒有數據需要發送時，發送端輸出邏輯1，可以有任意數量的空閑位。
（2）當需要發送數據時，發送端?先輸出邏輯0，作為起始位。
（3）接著就可以開始輸出數據位了，發送端?先輸出數據的最低位D0，然后是D1，最后是數據的最?位。
（ 4 ） 如 果 設 有 奇 偶 檢 驗 位 ， 發 送 端 輸 出 檢 驗位。
（5）最后，發送端輸出停?位（邏輯1）。
（6）如果沒有信息需要發送，發送端輸出邏輯1（空閑位），如果有信息需要發送，則轉?步驟（2）。
1.2.3異步通信的數據接收過程
在異步通信中，接收端以接收時鐘和波特率因?決定每?位的時間?度。下?以波特率因?等于16（接收時鐘每16個時鐘周期使接收移位寄存器移位?次）為例來說明。
（1）開始通信，信號線為空閑（邏輯1），當檢 測 到 由 1 到 0 的 跳 變 時 ， 開 始 對 接 收 時 鐘 計數。
（2）當計到8個時鐘的時候，對輸?信號進?檢測，若仍然為低電平，則確認這是起始位，而不是?擾信號。
（3）接收端檢測到起始位后，隔16個接收時鐘對輸?信號檢測?次，把對應的值作為D0位數據。
（4）再隔16個接收時鐘，對輸?信號檢測?次，把對應的值作為D1位數據，直到全部數據位都輸?。
（1）初始化后或者沒有數據需要發送時，發送端輸出邏輯1，可以有任意數量的空閑位。
（2）當需要發送數據時，發送端?先輸出邏輯0，作為起始位。
（3）接著就可以開始輸出數據位了，發送端?先輸出數據的最低位D0，然后是D1，最后是數據的最?位。
（ 4 ） 如 果 設 有 奇 偶 檢 驗 位 ， 發 送 端 輸 出 檢 驗位。
（5）最后，發送端輸出停?位（邏輯1）。
（6）如果沒有信息需要發送，發送端輸出邏輯1（空閑位），如果有信息需要發送，則轉?步驟（2）。
1.2.3異步通信的數據接收過程
在異步通信中，接收端以接收時鐘和波特率因?決定每?位的時間?度。下?以波特率因?等于16（接收時鐘每16個時鐘周期使接收移位寄存器移位?次）為例來說明。
（1）開始通信，信號線為空閑（邏輯1），當檢 測 到 由 1 到 0 的 跳 變 時 ， 開 始 對 接 收 時 鐘 計數。
（2）當計到8個時鐘的時候，對輸?信號進?檢測，若仍然為低電平，則確認這是起始位，而不是?擾信號。
（3）接收端檢測到起始位后，隔16個接收時鐘對輸?信號檢測?次，把對應的值作為D0位數據。
（4）再隔16個接收時鐘，對輸?信號檢測?次，把對應的值作為D1位數據，直到全部數據位都輸?。
（5）檢驗奇偶檢驗位。
（6）接收到規定的數據位個數和校驗位之后，通信接?電路希望收到停?位（邏輯1），若此時未收到邏輯1，說明出現了錯誤，在狀態寄存器中置“幀錯誤”標志；若沒有錯誤，對全部數據位進?奇偶校驗，?校驗錯時，把數據位從移位寄存器中取出送?數據輸?寄存器，若校驗錯，在狀態寄存器中置“奇偶錯”標志。
（7）本幀信息全部接收完，把線路上出現的?電平作為空閑位。
（8）當信號再次變為低時，開始進?下?幀的檢測。
以上就是異步通信中數據發送和接收的全過程了。
1.3?個概念
（6）接收到規定的數據位個數和校驗位之后，通信接?電路希望收到停?位（邏輯1），若此時未收到邏輯1，說明出現了錯誤，在狀態寄存器中置“幀錯誤”標志；若沒有錯誤，對全部數據位進?奇偶校驗，?校驗錯時，把數據位從移位寄存器中取出送?數據輸?寄存器，若校驗錯，在狀態寄存器中置“奇偶錯”標志。
（7）本幀信息全部接收完，把線路上出現的?電平作為空閑位。
（8）當信號再次變為低時，開始進?下?幀的檢測。
以上就是異步通信中數據發送和接收的全過程了。
1.3?個概念
為了更好的理解串?通信，我們還需要了解?個串?通信當中的基本概念。
（1）發送時鐘：發送數據時，?先將要發送的數據送?移位寄存器，然后在發送時鐘的控制下，將該并?數據逐位移位輸出。
（2）接收時鐘：在接收串?數據時，接收時鐘的上升沿對接收數據采樣，進?數據位檢測，并將其移?接收器的移位寄存器中，最后組成并?數據輸出。
（3）波特率因?：波特率因?是指發送或接收1個數據位所需要的時鐘脈沖個數。
2.串?接頭
常?的串?接頭有兩種，?種是9針串?（簡稱DB-9），?種是25針串?（簡稱DB-25）。每種接頭都有公頭和?頭之分，其中帶針狀的接頭是公頭，?帶孔狀的接頭是?頭。
3.RS-232C標準
常 ? 的 串 ? 通 信 接 ? 標 準 有 RS-232C 、 RS-422 、 RS-423 和 RS-485 。 其 中 ， RS-232C作為串?通信接?的電?標準定義了數據終端設 備 （ DTE:data terminal equipment ）和數據通信設備（DCE:datacommunication equipment ） 間 按 位 串 ?傳輸的接?信息，合理安排了接?的電?信號和 機 械 要 求 ， 在 世 界 范 圍 內 得 到 了 ? 泛 的 應?。
3.1電?特性
RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號功能都做了規定，如下：
在TXD和RXD數據線上：
（1）邏輯1為-3~-15V的電壓
（2）邏輯0為3~15V的電壓
在 RTS 、 CTS 、 DSR 、 DTR 和 DCD 等 控 制 線上：
（1）信號有效（ON狀態）為3~15V的電壓
（2）信號?效（OFF狀態）為-3~-15V的電壓
RS-232C標準接?有25條線，其中，4條數據線、11條控制線、3條定時線以及7條備?和未定義線。那么，這些信號線在9針串?和25針串?的管腳上是如何分配的呢？
下?對這些信號線做個簡單的介紹。
（1） 數 據 裝 置 準 備 好 （ DSR ） ， 有 效 狀 態（ON）表?數據通信設備處于可以使?狀態。
（2） 數 據 終 端 準 備 好 （ DTR ） ， 有 效 狀 態（ON）表?數據終端設備處于可以使?狀態。
這兩個設備狀態信號有效，只表?設備本?可?，并不說明通信鏈路可以開始進?通信了，能否開始進?通信要由下?的?些控制信號決定。
（3）請求發送（RTS），?來表?數據終端設備（DTE）請求數據通信設備（DCE）發送數據。
（4）允許發送（CTS），?來表?數據通信設備（DCE）已經準備好了數據，可以向數據終端設備（DTE）發送數據，是對請求發送信號RTS 的 響 應 。 請 求 發 送 （ RTS ） 和 允 許 發 送（CTS）?于半雙?的通信系統中，在全雙?的系統中，不需要使?請求發送（RTS）和允許發送（CTS）信號，直接將其置為ON即可。
（1）發送時鐘：發送數據時，?先將要發送的數據送?移位寄存器，然后在發送時鐘的控制下，將該并?數據逐位移位輸出。
（2）接收時鐘：在接收串?數據時，接收時鐘的上升沿對接收數據采樣，進?數據位檢測，并將其移?接收器的移位寄存器中，最后組成并?數據輸出。
（3）波特率因?：波特率因?是指發送或接收1個數據位所需要的時鐘脈沖個數。
2.串?接頭
常?的串?接頭有兩種，?種是9針串?（簡稱DB-9），?種是25針串?（簡稱DB-25）。每種接頭都有公頭和?頭之分，其中帶針狀的接頭是公頭，?帶孔狀的接頭是?頭。
常 ? 的 串 ? 通 信 接 ? 標 準 有 RS-232C 、 RS-422 、 RS-423 和 RS-485 。 其 中 ， RS-232C作為串?通信接?的電?標準定義了數據終端設 備 （ DTE:data terminal equipment ）和數據通信設備（DCE:datacommunication equipment ） 間 按 位 串 ?傳輸的接?信息，合理安排了接?的電?信號和 機 械 要 求 ， 在 世 界 范 圍 內 得 到 了 ? 泛 的 應?。
3.1電?特性
RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號功能都做了規定，如下：
在TXD和RXD數據線上：
（1）邏輯1為-3~-15V的電壓
（2）邏輯0為3~15V的電壓
在 RTS 、 CTS 、 DSR 、 DTR 和 DCD 等 控 制 線上：
（1）信號有效（ON狀態）為3~15V的電壓
（2）信號?效（OFF狀態）為-3~-15V的電壓
由此可?，RS-232C是?正負電壓來表?邏輯狀態，與晶體管-晶體管邏輯集成電路（TTL）以?低電平表?邏輯狀態的規定正好相反。
3.2信號線分配RS-232C標準接?有25條線，其中，4條數據線、11條控制線、3條定時線以及7條備?和未定義線。那么，這些信號線在9針串?和25針串?的管腳上是如何分配的呢？
下?對這些信號線做個簡單的介紹。
（2） 數 據 終 端 準 備 好 （ DTR ） ， 有 效 狀 態（ON）表?數據終端設備處于可以使?狀態。
這兩個設備狀態信號有效，只表?設備本?可?，并不說明通信鏈路可以開始進?通信了，能否開始進?通信要由下?的?些控制信號決定。
（3）請求發送（RTS），?來表?數據終端設備（DTE）請求數據通信設備（DCE）發送數據。
（4）允許發送（CTS），?來表?數據通信設備（DCE）已經準備好了數據，可以向數據終端設備（DTE）發送數據，是對請求發送信號RTS 的 響 應 。 請 求 發 送 （ RTS ） 和 允 許 發 送（CTS）?于半雙?的通信系統中，在全雙?的系統中，不需要使?請求發送（RTS）和允許發送（CTS）信號，直接將其置為ON即可。
（5）數據載波檢出（DCD），?于表?數據通信設備（DCE）已接通通信鏈路，告知數據終端設備（DTE）準備接收數據。
（6）振鈴指?（RI），當數據通信設備收到交換 臺 送 來 的 振 鈴 呼 叫 信 號 時 ， 使 該 信 號 有 效（ON），通知終端，已被呼叫。
（7） 發 送 數 據 （ TXD ） ， 數 據 終 端 設 備（DTE）通過該信號線將串?數據發送到數據通信設備（DCE）。
（8） 接 收 信 號 （ RXD ） ， 數 據 終 端 設 備（ DTE ） 通 過 該 信 號 線 接 收 從 數 據 通 信 設 備（DCE）發來的串?數據。
（9）地線（SG、PG），分別表?信號地和保護地信號線。
（6）振鈴指?（RI），當數據通信設備收到交換 臺 送 來 的 振 鈴 呼 叫 信 號 時 ， 使 該 信 號 有 效（ON），通知終端，已被呼叫。
（7） 發 送 數 據 （ TXD ） ， 數 據 終 端 設 備（DTE）通過該信號線將串?數據發送到數據通信設備（DCE）。
（8） 接 收 信 號 （ RXD ） ， 數 據 終 端 設 備（ DTE ） 通 過 該 信 號 線 接 收 從 數 據 通 信 設 備（DCE）發來的串?數據。
（9）地線（SG、PG），分別表?信號地和保護地信號線。
Copyright ? 2014-現在 嘉興奧拓邁訊自動化控制技術有限公司 All Rights Reserved.
地址：浙江省嘉興市海鹽縣西塘橋街道杭州灣大道4567號43幢
手機：13906834312
座機：0573-86128502
傳真：0573-86112502
郵箱：hygongkong@163.com