文章目录
- 一、串口通讯协议简介
- 二、物理层
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- [ 1、串口通讯结构图](# 1、串口通讯结构图)
- [ 2、电平标准](# 2、电平标准)
- [ 3、RS-232信号线](# 3、RS-232信号线)
- 三、协议层
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- [ 1、波特率](# 1、波特率)
- [ 2、起始和停止信号](# 2、起始和停止信号)
- [ 3、有效数据](# 3、有效数据)
- [ 4、数据校验](# 4、数据校验)
一、串口通讯协议简介
串口通讯(Serial Communication)是一种设备间非常常用的串行通讯方式。
也经常使用该通讯方式输出调试信息。
通讯协议，以分层的方式来理解，最基本的是把它分为物理层和协议层。
物理层规定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的传输。
协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。
二、物理层
1、串口通讯结构图
两个通讯设备的"DB9接口"之间通过串口信号线建立起连接，串口信号线中使用"RS-232标准"传输数据信号。
2、电平标准
电平标准：
常见的电子电路中常使用TTL的电平标准，理想状态下，使用5V表示二进制逻辑1，使用0V表示逻辑0；
而为了增加串口通讯的远距离传输及抗干扰能力，它使用-15V表示逻辑1，+15V表示逻辑0。
电压对比图：
因为控制器一般使用TTL电平标准，所以常常会使用MAX3232芯片对TTL及RS-232电平的信号进行互相转换。
3、RS-232信号线
RS-232标准的COM口(也称DB9接口）:
DB9公头及母头引脚标准：
连接方式：
在串口通讯中，一般只使用RXD、TXD以及GND三条信号线， 直接传输数据信号，而RTS、CTS、DSR、DTR及DCD信号都被裁剪掉了。
三、协议层
串口数据包的基本组成：
起始信号，主体数据，效验位，停止位组成。
1、波特率
异步通讯中由于没有时钟信号(如前面讲解的DB9接口中是没有时钟信号的)， 所以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。
上图中用虚线分开的每一格就是代表一个码元。
常见的波特率为4800、9600、115200等。
即为每秒能传输几个码元。
2、起始和停止信号
串口通讯的一个数据包从起始信号开始，直到停止信号结束。
数据包的起始信号由一个逻辑0的数据位表示， 而数据包的停止信号可由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。
3、有效数据
在数据包的起始位之后紧接着的就是要传输的主体数据内容，也称为有效数据，有效数据的长度常被约定为5、6、7或8位长。
4、数据校验
在有效数据之后，有一个可选的数据校验位。
校验位：可选，为的是数据的抗干扰性。
校验方法分为：
1-奇校验(odd)、 2-偶校验(even)
3-0 校验(space)、 4-1校验(mark)
5-无校验(noparity)
奇校验：
要求有效数据和校验位中"1"的个数为奇数。
比如一个8位长的有效数据为：01101001，此时总共有4个"1"， 为达到奇校验效果，校验位为"1"，最后传输的数据将是8位的有效数据加上1位的校验位总共9位。
偶校验：
与奇校验要求刚好相反，要求帧数据和校验位中"1"的个数为偶数。
比如数据帧：11001010，此时数据帧"1"的个数为4个，所以偶校验位为"0"。
0校验、1校验：
0校验是不管有效数据中的内容是什么，校验位总为"0"，1校验是校验位总为"1"。
无校验：
没有校验位。