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    單片機編程的串口協議介紹

    更新時間:2019年05月09日17時55分 來源:單片機編程 瀏覽次數:

      單片機串口協議 六種串口協議特征及范式

      在現實生活中,我們總是需要與人打交道,彼此之間毫無關系。單片機是相同的,它需要與各種設備交互。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,然后顯示儀器需要從汽車的底部控制器獲得數據。獲得該數據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則,也就是協議,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則來實現對話。

    單片機的集中串口協議介紹

      通信協議又分為硬件層協議和軟件層協議。硬件層協議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件性質的內容。常用的硬件協議有串口,IIC, SPI, RS485, CAN和 USB。軟件層協議則更側重上層應用的規范,比如modbus協議。

      好了,那這里我們就簡單介紹51單片機的串口通信協議,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數據發送線,Rx數據接收線,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)、發送秩序。低位先發。

      (4)、波特率。收發雙方共同約定的一個數據位(0或1)在數據傳輸線上維持的時間。也可理解為每秒可以傳輸的位數。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。發送方在沒有發送數據時,應該將Tx置1 。 當需發送時,先將Tx置0,并且保持1位的時間。接受方不斷地偵測Rx,如果發現Rx常時間變高后,突然被拉低(置為0),則視為發送方將要發送數據,迅速啟動自己的定時器,從而保證了收發雙方定時器同步定時。

      (6)、停止信號。發送方發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。

      串口協議開發:

      以下解析范式都是采用數據隊列的形似來存儲,并且根據設備運行速度差異,還需增加數據包隊列來存儲解析完畢的數據包

      1.范式一《固定長度》無校驗

      0x6B----------20字節--------0xB6

      上面數據中有一個幀頭0x6B,幀尾0xB6,中間數據20個。

      每次數據要找到幀頭0x6B才開始存儲,讀取完22個字節后結束儲存,并判斷最后一個字節是否為0xB6.

      這種范式如果出現誤碼,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--------校驗-0xB6

      上面數據中有一個幀頭0x6B,幀尾0xB6,中間數據20個,幀尾前面有一個校驗碼。

      每次數據要找到幀頭0x6B才開始存儲,讀取完23個字節后結束儲存,并判斷最后一個字節是否為0xB6.

      并且判斷校驗碼。

      這種范式解決上述出現的誤碼問題。

      1.范式三《不固定長度》無校驗

      0x6B----------N字節---------0xB6

      上面數據中有一個幀頭0x6B,幀尾0xB6,中間數據N個,幀尾前面有一個校驗碼。

      每次數據要找到幀頭0x6B才開始存儲,讀取到0xB6后結束儲存,并判斷最后一個字節是否為0xB6.

      這種范式會出現錯誤解包的問題,例如數據中出現了0xB6的數據,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--------校驗-0xB6

      上面數據中有一個幀頭0x6B,幀尾0xB6,中間數據N個,幀尾前面有一個校驗碼。

      每次數據要找到幀頭0x6B才開始存儲,讀取到0xB6后結束儲存,并判斷最后一個字節是否為0xB6.

      并且判斷校驗碼。

      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,例如數據中出現了0xB6的數據,這個包就丟了。

      1.范式五《不固定長度》有校驗,加入轉義字符

      0x6B----------N字節--------校驗-0xB6

      如果數據中有0xB6數據,那么數據包就被提前結束了,并不是我們想要的數據。

      這里需要加入轉義字符

      0xB6 -> 0xBf,0x01

      0xBf -> 0xBf,0x02

      上面數據中有一個幀頭0x6B,幀尾0xB6,中間數據N個,幀尾前面有一個校驗碼。

      每次數據要找到幀頭0x6B才開始存儲,讀取到0xB6后結束儲存,并判斷最后一個字節是否為0xB6.

      并且判斷校驗碼。

      需要去解析特定的轉義字符

      這種范式解決上述出現的誤碼問題。

      這種范式不會出現錯誤解包的問題。

      1.范式6《不固定長度》有校驗

      0x6B-0xB6-N數據長度---------N字節--------校驗

      上面數據中有一個幀頭0x6B,0xB6,數據長度,中間數據N個,校驗碼。

      每次數據要找到幀頭0x6B才開始存儲,讀取到數據長度后讀取對應長度,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的誤碼問題。

      這種范式不會出現錯誤解包的問題。

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