單片(pian)機(ji)串(chuan)口協議(yi) 六種(zhong)串(chuan)口協議(yi)特征及范式
時(shi)間：2018-07-24 來源：未知(zhi)
單(dan)片機串口(kou)(kou)協議 六種串口(kou)(kou)協議特征(zheng)及范式
在現(xian)實生活(huo)中(zhong)，我們總是(shi)需(xu)要(yao)與(yu)人打(da)交道，彼此之間毫無關系。單(dan)片機(ji)是(shi)相同的(de)，它需(xu)要(yao)與(yu)各(ge)種設備交互。例(li)如，汽車的(de)顯示儀器需(xu)要(yao)知道汽車的(de)速度和(he)電(dian)機(ji)的(de)運行參數，然后顯示儀器需(xu)要(yao)從汽車的(de)底部控(kong)制(zhi)器獲(huo)得數據。獲(huo)得該數據的(de)過程(cheng)是(shi)一(yi)個(ge)(ge)通信過程(cheng)。類似的(de)例(li)子是(shi)控(kong)制(zhi)器通常是(shi)單(dan)個(ge)(ge)芯(xin)片或PLC和(he)變頻器之間的(de)通信。溝通的(de)雙方需(xu)要(yao)遵(zun)守一(yi)套(tao)既定的(de)規則，也就是(shi)協議，這就像我們之間的(de)對話，雙方都必(bi)須遵(zun)守一(yi)套(tao)語(yu)言和(he)語(yu)法(fa)規則來實現(xian)對話。
通信協(xie)(xie)(xie)議(yi)又分為硬(ying)件(jian)層(ceng)協(xie)(xie)(xie)議(yi)和軟件(jian)層(ceng)協(xie)(xie)(xie)議(yi)。硬(ying)件(jian)層(ceng)協(xie)(xie)(xie)議(yi)主要規范了物理上的連線，傳輸電平信號及傳輸的秩序等硬(ying)件(jian)性質的內容(rong)。常用的硬(ying)件(jian)協(xie)(xie)(xie)議(yi)有串口，IIC， SPI， RS485， CAN和 USB。軟件(jian)層(ceng)協(xie)(xie)(xie)議(yi)則更側重上層(ceng)應用的規范，比如modbus協(xie)(xie)(xie)議(yi)。
好了，那這里我們就(jiu)簡單(dan)(dan)介紹51單(dan)(dan)片機的串口(kou)通信(xin)協(xie)議(yi)，以下(xia)(xia)簡稱串口(kou)。串口(kou)的6個特征如下(xia)(xia)。
(1)、物理上(shang)的連(lian)線至少(shao)3根(gen)，分別(bie)是Tx數據發送線，Rx數據接收線，GND共用地線。
(2)、0與(yu)1的約定。RS232電(dian)(dian)(dian)平(ping)，約定﹣5V至﹣25V之間(jian)的電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)信號(hao)為(wei)1，﹢5V至﹢25V之間(jian)的電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)信號(hao)為(wei)0 。TTL電(dian)(dian)(dian)平(ping)，約定5V的電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)信號(hao)為(wei)1，0V電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)信號(hao)為(wei)0 。CMOS電(dian)(dian)(dian)平(ping)，約定3.3V的電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)信號(hao)為(wei)1，0V電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)信號(hao)為(wei)0 。其中，CMOS電(dian)(dian)(dian)平(ping)一般用于ARM芯片中。
(3)、發送秩(zhi)序。低(di)位(wei)先發。
(4)、波特(te)率。收(shou)發雙方共同約定(ding)的(de)一個數(shu)據位(wei)(0或1)在數(shu)據傳(chuan)輸線上維持的(de)時間。也可理解為每秒(miao)可以傳(chuan)輸的(de)位(wei)數(shu)。常(chang)用(yong)的(de)波特(te)率有300bit/s, 600bit/s, 2400bit/s, 4800bit/s, 9600bit/s。
(5)、通信(xin)的(de)起始(shi)信(xin)號。發(fa)送(song)方(fang)(fang)在沒(mei)有發(fa)送(song)數據(ju)時(shi)(shi)，應(ying)該將Tx置1 。 當需發(fa)送(song)時(shi)(shi)，先將Tx置0，并且保持1位的(de)時(shi)(shi)間。接受方(fang)(fang)不(bu)斷地(di)偵測Rx，如果發(fa)現(xian)Rx常時(shi)(shi)間變高后，突然被(bei)拉低(置為0)，則(ze)視為發(fa)送(song)方(fang)(fang)將要發(fa)送(song)數據(ju)，迅速啟動自(zi)己(ji)的(de)定(ding)(ding)時(shi)(shi)器，從而保證(zheng)了(le)收發(fa)雙方(fang)(fang)定(ding)(ding)時(shi)(shi)器同步定(ding)(ding)時(shi)(shi)。
(6)、停止(zhi)信號。發送方發送完最后一個(ge)有效位時，必須再(zai)將Tx保持1位的時間，即(ji)為停止(zhi)位。
串口協議開發：
以(yi)下解析范式都是(shi)采用數(shu)據(ju)隊列(lie)的形似來存儲，并且(qie)根據(ju)設備運行速度差異，還需增加數(shu)據(ju)包隊列(lie)來存儲解析完畢的數(shu)據(ju)包
1.范(fan)式一《固定長(chang)度》無(wu)校驗(yan)
0x6B----------20字節(jie)--------0xB6
上面數據中有一個幀(zhen)頭0x6B，幀(zhen)尾0xB6，中間數據20個。
每次數據要找到(dao)幀頭(tou)0x6B才開始存儲，讀取完(wan)22個字(zi)節后結(jie)束儲存，并判(pan)斷最(zui)后一(yi)個字(zi)節是否(fou)為0xB6.
這種(zhong)范(fan)式如果(guo)出(chu)現誤碼，整個包(bao)就會變成錯誤包(bao)，會比(bi)較危險。
1.范式二(er)《固定長度》有(you)校(xiao)驗
0x6B----------20字(zi)節--------校驗-0xB6
上(shang)面數(shu)據中有一個(ge)(ge)(ge)幀頭0x6B，幀尾(wei)(wei)0xB6，中間數(shu)據20個(ge)(ge)(ge)，幀尾(wei)(wei)前面有一個(ge)(ge)(ge)校驗(yan)碼。
每(mei)次(ci)數(shu)據(ju)要找到幀頭(tou)0x6B才開始存儲，讀取完23個(ge)字節(jie)(jie)后結束儲存，并判斷(duan)最后一個(ge)字節(jie)(jie)是(shi)否為0xB6.
并且判斷校驗碼(ma)。
這種(zhong)范式解決上述出現的誤碼問題。
1.范(fan)式(shi)三(san)《不固定(ding)長度》無校驗
0x6B----------N字節---------0xB6
上面(mian)(mian)數據(ju)中有一個(ge)幀(zhen)頭0x6B，幀(zhen)尾0xB6，中間數據(ju)N個(ge)，幀(zhen)尾前面(mian)(mian)有一個(ge)校驗碼(ma)。
每次(ci)數據(ju)要找到幀頭0x6B才開始(shi)存儲，讀取到0xB6后(hou)(hou)結(jie)束儲存，并判斷最后(hou)(hou)一(yi)個(ge)字節是(shi)否(fou)為0xB6.
這種范式會出(chu)現(xian)錯誤(wu)解包的問題，例如(ru)數(shu)據(ju)中出(chu)現(xian)了0xB6的數(shu)據(ju)，這個包就丟了。
依然會(hui)有誤碼的(de)問(wen)題。
1.范式四(si)《不固定(ding)長(chang)度》有校驗
0x6B----------N字(zi)節(jie)--------校驗-0xB6
上面數據中有一個(ge)幀(zhen)頭(tou)0x6B，幀(zhen)尾0xB6，中間數據N個(ge)，幀(zhen)尾前面有一個(ge)校驗碼。
每(mei)次數據要找到(dao)幀(zhen)頭(tou)0x6B才開始存儲，讀取到(dao)0xB6后結束儲存，并判斷最(zui)后一個(ge)字節是否為0xB6.
并且(qie)判斷校(xiao)驗(yan)碼。
這種范式解決上述出現的誤碼問題。
這種范式會出現錯誤解包的問題(ti)，例如數(shu)據中出現了0xB6的數(shu)據，這個包就丟了。
1.范式(shi)五《不(bu)固定長度》有校驗，加入轉義(yi)字符
0x6B----------N字節--------校驗-0xB6
如果數(shu)(shu)據中有0xB6數(shu)(shu)據，那么數(shu)(shu)據包就(jiu)被提前結束了，并不是我們想要的(de)數(shu)(shu)據。
這(zhe)里(li)需(xu)要加入轉義字符(fu)
0xB6 -> 0xBf,0x01
0xBf -> 0xBf,0x02
上面數據中有一個(ge)幀頭0x6B，幀尾0xB6，中間數據N個(ge)，幀尾前面有一個(ge)校驗碼。
每次數據要找(zhao)到幀頭0x6B才開始存儲，讀取(qu)到0xB6后(hou)結(jie)束儲存，并判斷最后(hou)一個(ge)字節是否為0xB6.
并(bing)且判斷校驗碼。
需要(yao)去解析(xi)特定的轉義字(zi)符
這種范(fan)式解決上述出現的誤碼問(wen)題。
這種范式不會(hui)出現錯誤解包的問題。
1.范式6《不(bu)固定(ding)長度》有校驗
0x6B-0xB6-N數(shu)據長度(du)---------N字節--------校驗(yan)
上面數據中(zhong)(zhong)有(you)一(yi)個幀(zhen)頭0x6B，0xB6，數據長度，中(zhong)(zhong)間數據N個，校(xiao)驗碼(ma)。
每次(ci)數(shu)據(ju)要(yao)找到幀頭0x6B才開始存儲，讀(du)取(qu)到數(shu)據(ju)長度后讀(du)取(qu)對應長度，再讀(du)取(qu)一個校驗碼。
判斷(duan)校驗碼即(ji)可。
這種范式解決上(shang)述出現的(de)誤碼問題。
這種(zhong)范式不(bu)會(hui)出現錯誤解包(bao)的問題。
