單片機串口協議 六種串口協議特征及范式
時間：2018-07-24 來源：未知
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。
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。
