串口通信定義

　　串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議。大多數(shù)計(jì)算機(jī)包含兩個(gè)基于RS232的串口。串口同時(shí)也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議；很多GPIB兼容的設(shè)備也帶有RS-232口。同時(shí)，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。

串口通信原理

　　串口通信的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。比如IEEE488定義并行通行狀態(tài)時(shí)，規(guī)定設(shè)備線總長(zhǎng)不得超過20米，并且任意兩個(gè)設(shè)備間的長(zhǎng)度不得超過2米；而對(duì)于串口而言，長(zhǎng)度可達(dá)1200米。典型地，串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成：（1）地線，（2）發(fā)送，（3）接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)。對(duì)于兩個(gè)進(jìn)行通信的端口，這些參數(shù)必須匹配： 　　

　　a，波特率：這是一個(gè)衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的bit的個(gè)數(shù)。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個(gè)bit。當(dāng)我們提到時(shí)鐘周期時(shí)，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要4800波特率，那么時(shí)鐘是4800Hz。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為4800Hz。通常電話線的波特率為14400，28800和36600。波特率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些值，但是波特率和距離成反比。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是GPIB設(shè)備的通信。 　　

　　b，數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實(shí)際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)信息包，實(shí)際的數(shù)據(jù)不會(huì)是8位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是5、7和8位。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。比如，標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是0～127（7位）。擴(kuò)展的ASCII碼是0～255（8位）。如果數(shù)據(jù)使用簡(jiǎn)單的文本（標(biāo)準(zhǔn) ASCII碼），那么每個(gè)數(shù)據(jù)包使用7位數(shù)據(jù)。每個(gè)包是指一個(gè)字節(jié)，包括開始/停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位。由于實(shí)際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語“包”指任何通信的情況。 　　

　　c，停止位：用于表示單個(gè)包的最后一位。典型的值為1，1.5和2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。 　　

　　d，奇偶校驗(yàn)位：在串口通信中一種簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)方式。有四種檢錯(cuò)方式：偶、奇、高和低。當(dāng)然沒有校驗(yàn)位也是可以的。對(duì)于偶和奇校驗(yàn)的情況，串口會(huì)設(shè)置校驗(yàn)位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個(gè)值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個(gè)或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù)據(jù)是011，那么對(duì)于偶校驗(yàn)，校驗(yàn)位為0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個(gè)。如果是奇校驗(yàn)，校驗(yàn)位為1，這樣就有3個(gè)邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單置位邏輯高或者邏輯低校驗(yàn)。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個(gè)位的狀態(tài)，有機(jī)會(huì)判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。

基本接線方法

?????????目前較為常用的串口有9針串口（DB9）和25針串口（DB25），通信距離較近時(shí)(<12m)，可以用電纜線直接連接標(biāo)準(zhǔn)RS232端口(RS422,RS485較遠(yuǎn))，若距離較遠(yuǎn)，需附加調(diào)制解調(diào)器（MODEM）。最為簡(jiǎn)單且常用的是三線制接法，即地、接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)三腳相連，本文只涉及到最為基本的接法，且直接用RS232相連。

　　1.DB9和DB25的常用信號(hào)腳說明

　　9針串口（DB9） 25針串口（DB25）
　　針號(hào) 功能說明 縮寫 針號(hào) 功能說明 縮寫
　　1 數(shù)據(jù)載波檢測(cè) DCD 8 數(shù)據(jù)載波檢測(cè) DCD
　　2 接收數(shù)據(jù) RXD 3 接收數(shù)據(jù) RXD
　　3 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD 2 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD
　　4 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備 DTR 20 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備 DTR
　　5 信號(hào)地 GND 7 信號(hào)地 GND
　　6 數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好 DSR 6 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 DSR
　　7 請(qǐng)求發(fā)送 RTS 4 請(qǐng)求發(fā)送 RTS
　　8 清除發(fā)送 CTS 5 清除發(fā)送 CTS
　　9 振鈴指示 DELL 22 振鈴指示 DELL

　　2.RS232C串口通信接線方法（三線制）
　　首先，串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實(shí)現(xiàn)：同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連，兩個(gè)串口相連或一個(gè)串口和多個(gè)串口相連

　　· 同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連 對(duì)9針串口和25針串口，均是2與3直接相連；?
　　· 兩個(gè)不同串口（不論是同一臺(tái)計(jì)算機(jī)的兩個(gè)串口或分別是不同計(jì)算機(jī)的串口）?

　　上面表格是對(duì)微機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串行口而言的，還有許多非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，如接收GPS數(shù)據(jù)或電子羅盤數(shù)據(jù)，只要記住一個(gè)原則：接收數(shù)據(jù)針腳（或線）與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳（或線）相連，彼此交叉，信號(hào)地對(duì)應(yīng)相接，就能百戰(zhàn)百勝。

　　3.串口調(diào)試中要注意的幾點(diǎn)：

　　串口調(diào)試時(shí)，準(zhǔn)備一個(gè)好用的調(diào)試工具，如串口調(diào)試助手、串口精靈等，有事半功倍之效果； 強(qiáng)烈建議不要帶電插撥串口，插撥時(shí)至少有一端是斷電的，否則串口易損壞。?

　　單工、半雙工和全雙工的定義

　　如果在通信過程的任意時(shí)刻，信息只能由一方A傳到另一方B，則稱為單工。
　　如果在任意時(shí)刻，信息既可由A傳到B，又能由B傳A，但只能由一個(gè)方向上的傳輸存在，稱為半雙工傳輸。
　　如果在任意時(shí)刻，線路上存在A到B和B到A的雙向信號(hào)傳輸，則稱為全雙工。

　　電話線就是二線全雙工信道。 由于采用了回波抵消技術(shù)，雙向的傳輸信號(hào)不致混淆不清。雙工信道有時(shí)也將收、發(fā)信道分開，采用分離的線路或頻帶傳輸相反方向的信號(hào)，如回線傳輸。

　　奇偶校驗(yàn)

　　串行數(shù)據(jù)在傳輸過程中，由于干擾可能引起信息的出錯(cuò)，例如，傳輸字符‘E’，其各位為：
　　0100，0101=45H
　　D7 D0
　　由于干擾，可能使位變?yōu)?，這種情況，我們稱為出現(xiàn)了“誤碼”。我們把如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯(cuò)誤，叫“檢錯(cuò)”。發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，如何消除錯(cuò)誤，叫“糾錯(cuò)”。
　　最簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)方法是“奇偶校驗(yàn)”，即在傳送字符的各位之外，再傳送1位奇/偶校驗(yàn)位?？刹捎闷嫘ｒ?yàn)或偶校驗(yàn)。
　　奇校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位（含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位）中，“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，如：
　　1 0110，0101
　　0 0110，0001
　　偶校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位（含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位）中，“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，如：
　　1 0100，0101
　　0 0100，0001

　　奇偶校驗(yàn)?zāi)軌驒z測(cè)出信息傳輸過程中的部分誤碼（1位誤碼能檢出，2位及2位以上誤碼不能檢出），同時(shí)，它不能糾錯(cuò)。在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，只能要求重發(fā)。但由于其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，仍得到了廣泛使用。

　　有些檢錯(cuò)方法，具有自動(dòng)糾錯(cuò)能力。如循環(huán)冗余碼（CRC）檢錯(cuò)等。

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串口通訊流控制

　　我們?cè)诖型ㄓ嵦幚碇?#xff0c;常?？吹絉TS/CTS和XON/XOFF這兩個(gè)選項(xiàng)，這就是兩個(gè)流控制的選項(xiàng)，目前流控制主要應(yīng)用于調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)通訊中，但對(duì)普通RS232編程，了解一點(diǎn)這方面的知識(shí)是有好處的。那么，流控制在串行通訊中有何作用，在編制串行通訊程序怎樣應(yīng)用呢？這里我們就來談?wù)勥@個(gè)問題。?

　　1.流控制在串行通訊中的作用

　　這里講到的“流”，當(dāng)然指的是數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)在兩個(gè)串口之間傳輸時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，或者兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的處理速度不同，如臺(tái)式機(jī)與單片機(jī)之間的通訊，接收端數(shù)據(jù)緩沖區(qū)已滿，則此時(shí)繼續(xù)發(fā)送來的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失?，F(xiàn)在我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上通過MODEM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這個(gè)問題就尤為突出。流控制能解決這個(gè)問題，當(dāng)接收端數(shù)據(jù)處理不過來時(shí)，就發(fā)出“不再接收”的信號(hào)，發(fā)送端就停止發(fā)送，直到收到“可以繼續(xù)發(fā)送”的信號(hào)再發(fā)送數(shù)據(jù)。因此流控制可以控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪M(jìn)程，防止數(shù)據(jù)的丟失。 PC機(jī)中常用的兩種流控制是硬件流控制（包括RTS/CTS、DTR/CTS等）和軟件流控制XON/XOFF（繼續(xù)/停止），下面分別說明。?

　　2.硬件流控制

　　硬件流控制常用的有RTS/CTS流控制和DTR/DSR（數(shù)據(jù)終端就緒/數(shù)據(jù)設(shè)置就緒）流控制。

　　硬件流控制必須將相應(yīng)的電纜線連上，用RTS/CTS（請(qǐng)求發(fā)送/清除發(fā)送）流控制時(shí)，應(yīng)將通訊兩端的RTS、CTS線對(duì)應(yīng)相連，數(shù)據(jù)終端設(shè)備（如計(jì)算機(jī)）使用RTS來起始調(diào)制解調(diào)器或其它數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的數(shù)據(jù)流，而數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（如調(diào)制解調(diào)器）則用CTS來起動(dòng)和暫停來自計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)流。這種硬件握手方式的過程為：我們?cè)诰幊虝r(shí)根據(jù)接收端緩沖區(qū)大小設(shè)置一個(gè)高位標(biāo)志（可為緩沖區(qū)大小的75％）和一個(gè)低位標(biāo)志（可為緩沖區(qū)大小的25％），當(dāng)緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)量達(dá)到高位時(shí)，我們?cè)诮邮斩藢TS線置低電平（送邏輯0），當(dāng)發(fā)送端的程序檢測(cè)到CTS為低后，就停止發(fā)送數(shù)據(jù)，直到接收端緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量低于低位而將CTS置高電平。RTS則用來標(biāo)明接收設(shè)備有沒有準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)。

　　常用的流控制還有還有DTR/DSR（數(shù)據(jù)終端就緒/數(shù)據(jù)設(shè)置就緒）。我們?cè)诖瞬辉僭斒?。由于流控制的多樣?#xff0c;我個(gè)人認(rèn)為，當(dāng)軟件里用了流控制時(shí)，應(yīng)做詳細(xì)的說明，如何接線，如何應(yīng)用。?

　　3.軟件流控制

　　由于電纜線的限制，我們?cè)谄胀ǖ目刂仆ㄓ嵵幸话悴挥糜布骺刂?#xff0c;而用軟件流控制。一般通過XON/XOFF來實(shí)現(xiàn)軟件流控制。常用方法是：當(dāng)接收端的輸入緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)量超過設(shè)定的高位時(shí)，就向數(shù)據(jù)發(fā)送端發(fā)出XOFF字符（十進(jìn)制的19或Control-S，設(shè)備編程說明書應(yīng)該有詳細(xì)闡述），發(fā)送端收到XOFF字符后就立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)接收端的輸入緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)量低于設(shè)定的低位時(shí)，就向數(shù)據(jù)發(fā)送端發(fā)出XON字符（十進(jìn)制的17或Control-Q），發(fā)送端收到XON字符后就立即開始發(fā)送數(shù)據(jù)。一般可以從設(shè)備配套源程序中找到發(fā)送的是什么字符。

　　應(yīng)該注意，若傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制數(shù)據(jù)，標(biāo)志字符也有可能在數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)而引起誤操作，這是軟件流控制的缺陷，而硬件流控制不會(huì)有這個(gè)問題。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的STM32之串口原理的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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