通信接口協(xié)議綜述

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1、通信接口協(xié)議綜述(轉(zhuǎn)載)　--------------------------------------------------------------------------（收集多處資料集合原創(chuàng)，綜合232、422、485、USB及網(wǎng)絡(luò)通訊等）在現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸中大量采用接口方式，監(jiān)控系統(tǒng)涉及較多的是串行通信接口和網(wǎng)絡(luò)接口。一、串行通信協(xié)議計算機與外設(shè)或計算機之間的通信通常有兩種方式：并行通信和串行通信。并行通信指數(shù)據(jù)的各位同時傳送。并行方式傳輸數(shù)據(jù)速度快，但占用的通信線多，傳輸數(shù)據(jù)的可靠性隨距離的增加而下降，只適用于近距離的

2、數(shù)據(jù)傳送。串行通信是指在單根數(shù)據(jù)線上將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳送。發(fā)送過程中，每發(fā)送完一個數(shù)據(jù)，再發(fā)送第二個，依此類推。接受數(shù)據(jù)時，每次從單根數(shù)據(jù)線上一位一位地依次接受，再把它們拼成一個完整的數(shù)據(jù)。在遠距離數(shù)據(jù)通信中，一般采用串行通信方式，它具有占用通信線少、成本低等優(yōu)點。1、串行通信的基本概念(1)同步和異步通信方式串行通信有兩種最基本的通信方式：同步串行通信方式和異步串行通信方式。同步串行通信方式是指在相同的數(shù)據(jù)傳送速率下，發(fā)送端和接受端的通信頻率保持嚴(yán)格同步。由于不需要使用起始位和停止位，可以提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，但發(fā)送器和接受器的成

3、本較高。異步串行通信是指發(fā)送端和接受端在相同的波特率下不需要嚴(yán)格地同步，允許有相對的時間時延，即收、發(fā)兩端的頻率偏差在10％以內(nèi)，就能保證正確實現(xiàn)通信。異步通信在不發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)信號線上總是呈現(xiàn)高電平狀態(tài)，稱為空閑狀態(tài)（又稱MARK狀態(tài)）。當(dāng)有數(shù)據(jù)發(fā)送時，信號線變成低電平，并持續(xù)一位的時間，用于表示發(fā)送字符的開始，該位稱為起始位，也稱SPACE狀態(tài)。起始位之后，在信號線上依次出現(xiàn)待發(fā)送的每一位字符數(shù)據(jù)，并且按照先低位后高位的順序逐位發(fā)送。采用不同的字符編碼方案，待發(fā)送的每個字符的位數(shù)不同，在5、6、7或8位之間選擇。數(shù)據(jù)位的后面可以

4、加上一位奇偶校驗位，也可以不加，由編程指定。最后傳送的是停止位，一般選擇1位、1.5位或2位。（2）數(shù)據(jù)傳送方式①單工方式。單工方式采用一根數(shù)據(jù)傳輸線，只允許數(shù)據(jù)按照固定的方向傳送。圖8（a）中A只能作為發(fā)送器，B只能作為接收器，數(shù)據(jù)只能從A傳送到B，不能從B傳送到A。②半雙工方式。半雙工方式采用一根數(shù)據(jù)傳輸線，允許數(shù)據(jù)分時地在兩個方向傳送，但不能同時雙向傳送。圖8（b）中在某一時刻，A為發(fā)送器，B為接收器，數(shù)據(jù)從A傳送到B；而在另一個時刻，A可以作為接收器，B作為發(fā)送器，數(shù)據(jù)從B傳送到A。③全雙工方式。全雙工方式采用兩根數(shù)據(jù)傳輸線，

5、允許數(shù)據(jù)同時進行雙向傳送。圖8（c）中A和B具有獨立的發(fā)送器和接收器，在同一時刻，既允許A向B發(fā)送數(shù)據(jù)，又允許B向A發(fā)送數(shù)據(jù)。（3）波特率波特率是指每秒內(nèi)傳送二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)，以b/s和bps（位/秒）為單位。它是衡量串行數(shù)據(jù)傳送速度快慢的重要指標(biāo)和參數(shù)。計算機通信中常用的波特率是：110，300，600，1200，2400，4800，9600，19200bps。（4）串行通信的檢錯和糾錯在串行通信過程中存在不同程度的噪聲干擾，這些干擾有時會導(dǎo)致在傳輸過程中出現(xiàn)差錯。因此在串行通信中對數(shù)據(jù)進行校驗是非常重要的，也是衡量通信系統(tǒng)質(zhì)量的重

6、要指標(biāo)。檢錯，就是如何發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)的錯誤，而糾錯就是在發(fā)現(xiàn)錯誤后，如何采取措施糾正錯誤。①誤碼率誤碼率是指數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸后發(fā)生錯誤的位數(shù)與總傳輸位數(shù)之比。在計算機通信中，一般要求誤碼率達到10-6數(shù)量級。誤碼率與通信過程中的線路質(zhì)量、干擾、波特率等因素有關(guān)。②奇偶校驗奇偶校驗是常用的一種檢錯方式。奇偶校驗就是在發(fā)送數(shù)據(jù)位最后一位添加一位奇偶校驗位（0或1），以保證數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位中1的總和為奇數(shù)或偶數(shù)。若采用偶校驗，則應(yīng)保證1的總數(shù)為偶數(shù)；若采用奇校驗，則應(yīng)保證1的總和為奇數(shù)。在接受數(shù)據(jù)時，CPU應(yīng)檢測數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位中1的

7、總數(shù)是否符合奇偶校驗規(guī)則，如果出現(xiàn)誤碼，則應(yīng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的錯誤處理服務(wù)程序，進行后續(xù)糾錯。③糾錯在基本通信規(guī)程中一般采用奇偶校驗或方陣碼檢錯，以重發(fā)方式進行糾錯。在高級通信中一般采用循環(huán)冗余碼（CRC）檢錯，以自動糾錯方式來糾錯。一般說來，附加的冗余位越多，檢測、糾錯能力就越強，但通信效率也就越低。2、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口按電氣標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議來分包括RS-232、RS-422、RS485、USB等。RS-232、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對接口的電氣特性做出規(guī)定，不涉及接插件、電纜或協(xié)議。USB是近幾年發(fā)展起來的新型接口標(biāo)準(zhǔn)

8、，主要應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。（1）RS-232串行接口目前RS-232是PC機與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所