串口通信是一种设备间常用的串行通讯方式,它通过按位(bit)发送和接收字节来实现数据传输,在串口通信中,数据包的内容、格式以及传输方式都需要双方事先约定,以确保能够正确收发数据,下面将详细介绍串口通信的数据包结构及其相关概念:
1、串口通信的基本组成
物理层与协议层:串口通讯可以分为物理层和协议层,物理层规定了通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性,确保原始数据在物理媒体上的传输,而协议层则规定了通讯逻辑,统一收发双方的数据打包、解包标准。
2、RS-232标准详解
电平标准:RS-232标准主要规定了信号的用途、通讯接口以及信号的电平标准,在老式的台式计算机中,通常使用DB9接口,其信号线包括TXD(发送数据)、RXD(接收数据)、RTS(请求发送)、CTS(清除发送)、DSR(数据发送就绪)、DCD(数据载波检测)、DTR(数据终端就绪)及GND(地线),这些信号线中,最常用的是RXD、TXD以及GND三条线。
电平转换:由于控制器一般使用TTL电平标准,而RS-232设备使用-15V表示逻辑1,+15V表示逻辑0,因此需要进行电平转换,常用的电平转换芯片如MA3232可以实现TTL与RS-232电平之间的互相转换。
3、串口通讯协议
异步通讯:串口异步通讯没有时钟信号,两个通讯设备之间需要约定好波特率,即每个码元的长度,以便对信号进行解码,常见的波特率有4800、9600、115200等。
起始和停止信号:数据包从起始信号开始,直到停止信号结束,起始信号由一个逻辑0的数据位表示,停止信号可由0.5、1、1.5或2个逻辑1的数据位表示,只要双方约定一致即可。
有效数据:起始位之后紧接着的是主体数据内容,也称为有效数据,其长度常被约定为5、6、7或8位长。
数据校验:为了提高通讯的可靠性,可以在有效数据之后加上校验位,校验方法有奇校验(odd)、偶校验(even)、0校验(space)、1校验(mark)及无校验(noparity)。
4、串口通讯的实现
发送端实现:发送端需要将数据按指定格式打包,并添加帧头、帧尾等标识符,可以采用帧头+帧长+命令字节+数据字节+校验字节+帧尾的格式。
接收端实现:接收端采用状态机解析数据,根据帧头、帧尾等标识符判断数据包的开始和结束,并进行数据校验。
串口通信作为一种重要的串行通讯方式,在实际应用中非常广泛,了解串口通信的基本原理、数据包结构以及实现方法对于进行串口通讯开发具有重要意义。
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