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單片機串口協(xié)議 六種串口協(xié)議特征及范式 時間:2018-07-24      來源:未知

單片機串口協(xié)議 六種串口協(xié)議特征及范式

在現(xiàn)實生活中,我們總是需要與人打交道,彼此之間毫無關(guān)系。單片機是相同的,它需要與各種設(shè)備交互。例如,汽車的顯示儀器需要知道汽車的速度和電機的運行參數(shù),然后顯示儀器需要從汽車的底部控制器獲得數(shù)據(jù)。獲得該數(shù)據(jù)的過程是一個通信過程。類似的例子是控制器通常是單個芯片或PLC和變頻器之間的通信。溝通的雙方需要遵守一套既定的規(guī)則,也就是協(xié)議,這就像我們之間的對話,雙方都必須遵守一套語言和語法規(guī)則來實現(xiàn)對話。

通信協(xié)議又分為硬件層協(xié)議和軟件層協(xié)議。硬件層協(xié)議主要規(guī)范了物理上的連線,傳輸電平信號及傳輸?shù)闹刃虻扔布再|(zhì)的內(nèi)容。常用的硬件協(xié)議有串口,IIC, SPI, RS485, CAN和 USB。軟件層協(xié)議則更側(cè)重上層應(yīng)用的規(guī)范,比如modbus協(xié)議。

好了,那這里我們就簡單介紹51單片機的串口通信協(xié)議,以下簡稱串口。串口的6個特征如下。

(1)、物理上的連線至少3根,分別是Tx數(shù)據(jù)發(fā)送線,Rx數(shù)據(jù)接收線,GND共用地線。

(2)、0與1的約定。RS232電平,約定﹣5V至﹣25V之間的電壓信號為1,﹢5V至﹢25V之間的電壓信號為0 。TTL電平,約定5V的電壓信號為1,0V電壓信號為0 。CMOS電平,約定3.3V的電壓信號為1,0V電壓信號為0 。其中,CMOS電平一般用于ARM芯片中。

(3)、發(fā)送秩序。低位先發(fā)。

(4)、波特率。收發(fā)雙方共同約定的一個數(shù)據(jù)位(0或1)在數(shù)據(jù)傳輸線上維持的時間。也可理解為每秒可以傳輸?shù)奈粩?shù)。常用的波特率有300bit/s, 600bit/s, 2400bit/s, 4800bit/s, 9600bit/s。

(5)、通信的起始信號。發(fā)送方在沒有發(fā)送數(shù)據(jù)時,應(yīng)該將Tx置1 。 當(dāng)需發(fā)送時,先將Tx置0,并且保持1位的時間。接受方不斷地偵測Rx,如果發(fā)現(xiàn)Rx常時間變高后,突然被拉低(置為0),則視為發(fā)送方將要發(fā)送數(shù)據(jù),迅速啟動自己的定時器,從而保證了收發(fā)雙方定時器同步定時。

(6)、停止信號。發(fā)送方發(fā)送完最后一個有效位時,必須再將Tx保持1位的時間,即為停止位。

串口協(xié)議開發(fā):

以下解析范式都是采用數(shù)據(jù)隊列的形似來存儲,并且根據(jù)設(shè)備運行速度差異,還需增加數(shù)據(jù)包隊列來存儲解析完畢的數(shù)據(jù)包

1.范式一《固定長度》無校驗

0x6B----------20字節(jié)--------0xB6

上面數(shù)據(jù)中有一個幀頭0x6B,幀尾0xB6,中間數(shù)據(jù)20個。

每次數(shù)據(jù)要找到幀頭0x6B才開始存儲,讀取完22個字節(jié)后結(jié)束儲存,并判斷最后一個字節(jié)是否為0xB6.

這種范式如果出現(xiàn)誤碼,整個包就會變成錯誤包,會比較危險。

1.范式二《固定長度》有校驗

0x6B----------20字節(jié)--------校驗-0xB6

上面數(shù)據(jù)中有一個幀頭0x6B,幀尾0xB6,中間數(shù)據(jù)20個,幀尾前面有一個校驗碼。

每次數(shù)據(jù)要找到幀頭0x6B才開始存儲,讀取完23個字節(jié)后結(jié)束儲存,并判斷最后一個字節(jié)是否為0xB6.

并且判斷校驗碼。

這種范式解決上述出現(xiàn)的誤碼問題。

1.范式三《不固定長度》無校驗

0x6B----------N字節(jié)---------0xB6

上面數(shù)據(jù)中有一個幀頭0x6B,幀尾0xB6,中間數(shù)據(jù)N個,幀尾前面有一個校驗碼。

每次數(shù)據(jù)要找到幀頭0x6B才開始存儲,讀取到0xB6后結(jié)束儲存,并判斷最后一個字節(jié)是否為0xB6.

這種范式會出現(xiàn)錯誤解包的問題,例如數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了0xB6的數(shù)據(jù),這個包就丟了。

依然會有誤碼的問題。

1.范式四《不固定長度》有校驗

0x6B----------N字節(jié)--------校驗-0xB6

上面數(shù)據(jù)中有一個幀頭0x6B,幀尾0xB6,中間數(shù)據(jù)N個,幀尾前面有一個校驗碼。

每次數(shù)據(jù)要找到幀頭0x6B才開始存儲,讀取到0xB6后結(jié)束儲存,并判斷最后一個字節(jié)是否為0xB6.

并且判斷校驗碼。

這種范式解決上述出現(xiàn)的誤碼問題。

這種范式會出現(xiàn)錯誤解包的問題,例如數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了0xB6的數(shù)據(jù),這個包就丟了。

1.范式五《不固定長度》有校驗,加入轉(zhuǎn)義字符

0x6B----------N字節(jié)--------校驗-0xB6

如果數(shù)據(jù)中有0xB6數(shù)據(jù),那么數(shù)據(jù)包就被提前結(jié)束了,并不是我們想要的數(shù)據(jù)。

這里需要加入轉(zhuǎn)義字符

0xB6 -> 0xBf,0x01

0xBf -> 0xBf,0x02

上面數(shù)據(jù)中有一個幀頭0x6B,幀尾0xB6,中間數(shù)據(jù)N個,幀尾前面有一個校驗碼。

每次數(shù)據(jù)要找到幀頭0x6B才開始存儲,讀取到0xB6后結(jié)束儲存,并判斷最后一個字節(jié)是否為0xB6.

并且判斷校驗碼。

需要去解析特定的轉(zhuǎn)義字符

這種范式解決上述出現(xiàn)的誤碼問題。

這種范式不會出現(xiàn)錯誤解包的問題。

1.范式6《不固定長度》有校驗

0x6B-0xB6-N數(shù)據(jù)長度---------N字節(jié)--------校驗

上面數(shù)據(jù)中有一個幀頭0x6B,0xB6,數(shù)據(jù)長度,中間數(shù)據(jù)N個,校驗碼。

每次數(shù)據(jù)要找到幀頭0x6B才開始存儲,讀取到數(shù)據(jù)長度后讀取對應(yīng)長度,再讀取一個校驗碼。

判斷校驗碼即可。

這種范式解決上述出現(xiàn)的誤碼問題。

這種范式不會出現(xiàn)錯誤解包的問題。

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