序列埠通訊基本概念 主要軟體: Driver Software>>NI-Serial主要軟體版本: 1.7 主要軟體修正版本: 次要軟體: N/A 硬體: Serial
問題: 我從哪裡可以學習到序列埠通訊的基本概念呢? 解答: 序列埠通信的基本概念 1，什麼是序列埠？ 2，什麼是RS-232？ 3，什麼是RS-422？ 4，什麼是RS-485？ 5，什麼是交握？ 1，什麼是序列埠？ 序列埠是電腦上一種非常通用設備通信的協定（不要與通用串列匯流排Universal Serial Bus或者USB混淆）。大多數電腦包含兩個基於RS232的序列埠。序列埠同時也是儀器儀錶設備通用的通信協定；很多GPIB相容的設備也帶有RS-232口。同時，序列埠通信協議也可以用於獲取遠端採集設備的資料。 序列埠通信的概念非常簡單，序列埠按位（bit）發送和接收位元組。儘管比按位元組（byte）的並行通信慢，但是序列埠可以在使用一根線發送資料的同時用另一根線接收資料。它很簡單並且能夠實現遠距離通信。比如IEEE488定義並行通行狀態時，規定設備線總常不得超過20米，並且任意兩個設備間的長度不得超過2米；而對於序列埠而言，長度可達1200米。 典型地，序列埠用於ASCII碼字元的傳輸。通信使用3根線完成：（1）地線，（2）發送，（3）接收。由於序列埠通信是非同步的，埠能夠在一根線上發送資料同時在另一根線上接收資料。其他線用於交握，但是不是必須的。序列埠通信最重要的參數是串列傳輸速率、資料位元、停止位元和奇偶校驗。對於兩個進行通行的埠，這些參數必須匹配： a，串列傳輸速率：這是一個衡量通信速度的參數。它表示每秒鐘傳送的bit的個數。例如300波特表示每秒鐘發送300個bit。當我們提到時鐘週期時，我們就是指串列傳輸速率例如如果協定需要4800串列傳輸速率，那麼時鐘是4800Hz。這意味著序列埠通信在資料線上的採樣率為4800Hz。通常電話線的串列傳輸速率為14400，28800和36600。串列傳輸速率可以遠遠大於這些值，但是串列傳輸速率和距離成反比。高串列傳輸速率常常用於放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是GPIB設備的通信。 b，數據位元：這是衡量通信中實際資料位元的參數。當電腦發送一個資訊包，實際的資料不會是8位元的，標準的值是5、7和8位。如何設置取決於你想傳送的資訊。比如，標準的ASCII碼是0～127（7位）。擴展的ASCII碼是0～255（8位）。如果資料使用簡單的文本（標準 ASCII碼），那麼每個資料包使用7位元資料。每個包是指一個位元組，包括開始/停止位元，資料位元和奇偶校驗位。由於實際資料位元取決於通信協定的選取，術語“包”指任何通信的情況。 c，停止位：用於表示單個包的最後一位。典型的值為1，1.5和2位。由於資料是在傳輸線上定時的，並且每一個設備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩台設備間出現了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸的結束，並且提供電腦校正時鐘同步的機會。適用於停止位的位數越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是資料傳輸率同時也越慢。 d，奇偶校驗位：在序列埠通信中一種簡單的檢錯方式。有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。當然沒有校驗位也是可以的。對於偶和奇校驗的情況，序列埠會設置校驗位元（資料位元後面的一位元），用一個值確保傳輸的資料有偶個或者奇個邏輯高位。例如，如果資料是011，那麼對於偶校驗，校驗位元為0，保證邏輯高的位元數是偶數個。如果是奇校驗，校驗位位1，這樣就有3個邏輯高位。高位和低位元不真正的檢查資料，簡單置位元邏輯高或者邏輯低校驗。這樣使得接收設備能夠知道一個位的狀態，有機會判斷是否有雜訊干擾了通信或者是否傳輸和接收資料是否不同步。 2，什麼是RS-232？ RS-232（ANSI/EIA-232標準）是IBM-PC及其兼容機上的串列連接標準。可用於許多用途，比如連接滑鼠、印表機或者Modem，同時也可以接工業儀器儀錶。用於驅動和連線的改進，實際應用中RS-232的傳輸長度或者速度常常超過標準的值。RS-232只限於PC序列埠和設備間點對點的通信。RS-232序列埠通信最遠距離是50英尺。 DB-9針連接頭 ------------- \ 1 2 3 4 5 / \ 6 7 8 9 / ------- 從電腦連出的線的截面。 RS-232針腳的功能： 數據： TXD（pin 3）：序列埠資料輸出 RXD（pin 2）：序列埠資料登錄 交握： RTS（pin 7）：發送資料請求 CTS（pin 8）：清除發送 DSR（pin 6）：資料發送就緒 DCD（pin 1）：資料載波檢測 DTR（pin 4）：資料終端就緒 地線： GND（pin 5）：地線 其他 RI（pin 9）：鈴聲指示 3，什麼是RS-422？ RS-422（EIA RS-422-A Standard）是Apple的Macintosh電腦的序列埠連接標準。RS-422使用差分信號，RS-232使用非平衡參考地的信號。差分傳輸使用兩根線發送和接收信號，對比RS-232，它能更好的抗雜訊和有更遠的傳輸距離。在工業環境中更好的抗噪性和更遠的傳輸距離是一個很大的優點。 4，什麼是RS-485？ RS-485（EIA-485標準）是RS-422的改進，因為它增加了設備的個數，從10個增加到32個，同時定義了在最大設備個數情況下的電氣特性，以保證足夠的信號電壓。有了多個設備的能力，你可以使用一個單個RS-422口建立設備網路。出色抗噪和多設備能力，在工業應用中建立連向PC機的分散式設備網路、其他資料收集控制器、HMI或者其他操作時，串列連接會選擇RS-485。RS-485是RS-422的超集合，因此所有的RS-422設備可以被RS-485控制。RS-485可以用超過4000英尺的線進行串列通行。 DB-9 引腳連接 ------------- \ 1 2 3 4 5 / \ 6 7 8 9 / ------- 從電腦連出的線的截面。 RS-485和RS-422的引腳的功能 數據：TXD+（pin 8），TXD-（pin 9），RXD+（pin 4），RXD-（pin 5） 交握：RTS+（pin 3），RTS-（pin 7），CTS+（pin 2），CTS-（pin 6） 地線：GND （pin 1） 5，什麼是交握？ RS-232通行方式允許簡單連接三線：Tx、Rx和地線。但是對於資料傳輸，雙方必須對資料定時採用使用相同的串列傳輸速率。儘管這種方法對於大多數應用已經足夠，但是對於接收方超載的情況這種使用受到限制。這時需要序列埠的交握功能。在這一部分，我們討論三種最常用的RS-232交握形式：軟體交握、硬體交握和Xmodem。 a，軟體交握：我們討論的第一種交握是軟體交握。通常用在實際資料是控制字元的情況，類似於GPIB使用命令字串的方式。必須的線仍然是三根：Tx，Rx和地線，因為控制字元在傳輸線上和普通字元沒有區別，函數SetXModem允許用戶使能或者禁止用戶使用兩個控制字元XON和OXFF。這些字元在通信中由接收方發送，使發送方暫停。 例如：假設發送方以高串列傳輸速率發送資料。在傳輸中，接收方發現由於CPU忙於其他工作，輸入buffer已經滿了。為了暫時停止傳輸，接收方發送XOFF，典型的值是十進位19，即十六進位13，直到輸入buffer空了。一旦接收方準備好接收，它發送XON，典型的值是十進位17，即十六進位11，繼續通信。輸入buffer半滿時，LabWindows發送XOFF。此外，如果XOFF傳輸被打斷，LabWindows會在buffer達到75％和90％時發送XOFF。顯然，發送方必須遵循此守則以保證傳輸繼續。 b，硬體交握：第二種是使用硬體線交握。和Tx和Rx線一樣，RTS/CTS和DTR/DSR一起工作，一個作為輸出，另一個作為輸入。第一組線是RTS（Request to Send）和CTS（Clear to Send）。當接收方準備好接收資料，它置高RTS線表示它準備好了，如果發送方也就緒，它置高CTS，表示它即將發送資料。另一組線是DTR（Data Terminal Ready）和DSR（Data Set Ready）。這些現主要用於Modem通信。使得序列埠和Modem通信他們的狀態。例如：當Modem已經準備好接收來自PC的資料，它置高DTR線，表示和電話線的連接已經建立。讀取DSR線置高，PC機開始發送資料。一個簡單的規則是DTR/DSR用於表示系統通信就緒，而RTS/CTS用於單個資料包的傳輸。 在LabWindows，函數SetCTSMode使能或者禁止使用硬體交握。如果CTS模式使能，LabWindows使用如下規則： 當PC發送資料： RS-232庫必須檢測CTS線高後才能發送資料。 當PC接收資料： 如果埠打開，且輸入佇列有空接收資料，庫函數置高RTS和DTR。 如果輸入佇列90％滿，庫函數置低RTS，但使DTR維持高電平。 如果埠佇列近乎空了，哭喊數置高RTS，但使DRT維持高電平。 如果埠關閉，庫函數置低RTS和DTR。 c，XModem交握：最後討論的交握叫做XModem檔傳輸協議。這個協議在Modem通信中非常通用。儘管它通常使用在Modem通信中，XModem協定能夠直接在其他遵循這個協定的設備通信中使用。在LabWindows中，實際的XModem應用對用戶隱藏了。只要PC和其他設備使用XModem協定，在檔傳輸中就使用LabWindows的XModem函數。函數是XModemConfig，XModemSend和XModemReceive。 XModem使用介於如下參數的協定：start_of_data、end_of_data、neg_ack、wait_delay、start_delay、max_tries、packet_size。這些參數需要通信雙方認定，標準的XModem有一個標準的定義：然而，可以通過XModemConfig函數修改，以滿足具體需要。這些參數的使用方法由接收方發送的字元neg_ack確定。這通知發送方其準備接收資料。它開始嘗試發送，有一個超時參數start_delay；當超時的嘗試超過max_ties次數，或者收到接收方發送的start_of_data，發送方停止嘗試。如果從發送方收到start_of_data，接收方將讀取後繼資訊資料包。包中含有包的數目、包數目的補數作為錯誤校驗、packet_size位元組大小的實際資料包，和進一步錯誤檢查的求和校驗值。在讀取資料後，接收方會調用wait_delay，然後想發送方發送回應。如果發送方沒有收到回應，它會重新發送資料包，直到收到響應或者超過重發次數的最大值max_tries。如果一直沒有收到回應，發送方通知用戶傳輸資料失敗。 由於資料必須以pack_size個位元組按包發送，當最後一個資料包發送時，如果資料不夠放滿一個資料包，後面會填充ASCII碼NULL（0）位元組。這導致接收的資料比原資料多。在XModem情況下一定不要使用XON/XOFF，因為XModem發送方發出包的數目很可能增加到XON/OFF控制字元的值，從而導致通信故障。 相關連結: KnowledgeBase 1M9D8H6Q: Serial Communication Starting Point KnowledgeBase 3DRAGUOY: A Quick Comparison of RS-232, RS-422, and RS-485 Serial Communication Interfaces 附加檔案:
報告日期: 06/30/2005 最後更新: 08/14/2005 文件偏號: 1M9E1L6Q |
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