1. 什么是串口通信? 常见的串口通信一般是指异步串行通信。这里就要说一下同步和异步的区别了。 先讲一下串行通信的概念。那么,与串行通信相对的是什么呢? 与串行通信相对的是并行通信。数据传输一般都是以字节传输的,一个字节8个位。拿一个并行通信举例来说,也就是会有8根线,每一根线代表一个位。 一次传输就可以传一个字节,而串口通信,就是传数据只有一根线传输,一次只能传一个位,要传一个字节就需要传8次。 在很多设备上,不方便接太多线,比如接8根数据线,也不方便接同步时钟信号(这个后面再说),于是一种异步串行通信就诞生了。 相对来说,异步串口通信,就只需要一根线就可以发送数据了。在对速率要求不高的情况,使用一根线发送数据是带来大大的方便和实用价值的。 那么问题来了,怎么样才能保证一根线就能发送正常的数据呢。也就说发送方发送的数据,接收方是怎么知道是什么数据呢。 为了能正常发送数据和接收正确的数据,那异步串口通信就需要满足以下几个条件: 也就是双方必要约定一种暗号,也许当时发送这个通信的小组是这样讨论的。
于是,串口通信就这样出来了。 在串口的通信参数上,就有了波特率,数据位,停止位,校验位这几个参数来确保串口通信的正确性和稳定上。当然,这只是某个方面保证串口通信的正确性和稳定性,不代表设备间通信的正确性和稳定性。 2. 串口通信主要为分232,485,422 通信三种方式 说一下这三种通信方式的区别:
232 通信主要是由RX,TX,GND三根线组成。 RX与TX,TX接RX,GND接GND。这样还是比较好理解吧。因为发送和接收分别是由不同的线处理的,也就是能同时发送数据和接收数据,这就是所谓的全双工。 在这里扩展一下,串口通信还有一个功能叫做全功能串口通信,也叫标准串口。因为在两个设备间进行数据传输,有些设备处理速度比较快,有些数据比较慢。 为了保证数据能正常传输,在RX,TX的基础上,还增加了几个控制引脚,本来好端端就R,T,G,三根线,凑着就凑齐了9个引脚,召唤出了DB9这个东西。
485是为了解决232通信距离的问题。原理什么之类的就不多讲了。反正232通信距离就是不长。485主要是以一种差分信号进行传输,只需要两根线,+,-两根线,或者也叫A,B两根线。A,B两根线的差分电平信号就是作为数据信号传输。 那么问题来了,那是不是就没有RX和TX的概念了。是的,发送和接收就不能分开了。发送和接收都是靠这两根的来传输,也就是每次只能作发送或者只能作接收,这就是半双工的概念了,这在效率上就比232弱很多了。 就像对讲机一样,经常是某个人讲完之后,都要说一个over,确保当前说完了,等待对方回复。 485就是这样牺牲了232全双工的效率来达到自己传输距离远的代价。那有没有即保留了232的全双工,又可以像485这样提高传输距离呢,于是,422出来了。
422呢,有些标注为485-4;而485就标注为485-2。有什么区别呢?就是为了好记呢。485-2就是2根线,485-4就是4根线。 422就是把232的RX分成两根线,RX+,RX-,把TX分成TX+,TX-。这样就可以同时发送和同时接收了,还可以像485这样,有较远的传输距离。 3. 波特率(baud rate)和比特率(bit rate) 理解了串口中这些既熟悉又陌生的术语之后,我们再来看看波特率(baud rate)。 说实话,在数据通信中,比特率(bit rate)比较容易理解,就是一定时间内,能够传输多少个bit。例如bps,就是bit per second的缩写。那什么是波特率呢? 在通信中,波特率也称作符号速率(symbol rate),指的的是“数据变化”的速率。说着很拗口,我们举个例子:
确实是个好方法,不过仔细想想,这其实是一个典型的异步通信过程。通信的过程中,答案更新的速度(每分钟1次),就是我们所说的baud rate(或者symbol rate),即1 bd per minute(可以把bd看着baud的单位)。 与此同时,每次更新,传递了多少信息呢?表面上看是A、B、C、D,本质上是由白和黑所代表的两个bit,00、01、10或者11。因此,每次更新传递2个bit的信息,所以bit rate就是2 bits per minute。 上面的例子中,通信的波特率和比特率是不同的,分别为1和2(per minute),而有些通信系统,例如我们所熟知的串口通信,它们却是一样的,例如我们说115200的波特率,实际上的比特率也是115200。因为一次只传输1个bit(0或者1)。 |
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