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串口同時(shí)也是儀器儀表設備通用的通信協(xié)議;很多GPIB兼容的設備也帶有RS- 232口。同時(shí)，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠程采集設備的數據。 串口通信的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位(bit)發(fā)送和接收字節。盡管比按 字節(byte)的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線(xiàn)發(fā)送數據的同時(shí)用另一根線(xiàn)接收數據。它很簡(jiǎn)單并且能夠實(shí)現遠距離通信。比如IEEE488定義并 行通行狀態(tài)時(shí)，規定設備線(xiàn)總常不得超過(guò)20米，并且任意兩個(gè)設備間的長(cháng)度不得超過(guò)2米;而對于串口而言，長(cháng)度可達1200米。 典型地，串 口用于A(yíng)SCII碼字符的傳輸。通信使用3根線(xiàn)完成：(1)地線(xiàn)，(2)發(fā)送，(3)接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線(xiàn)上發(fā)送數據同時(shí)在另一 根線(xiàn)上接收數據。其他線(xiàn)用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數是波特率、數據位、停止位和奇偶校驗。對于兩個(gè)進(jìn)行通行的端口，這些參數必須匹 配： a，波特率：這是一個(gè)衡量通信速度的參數。它表示每秒鐘傳送的bit的個(gè)數。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個(gè)bit。當我們提到時(shí)鐘周 期時(shí)，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要4800波特率，那么時(shí)鐘是4800Hz。這意味著(zhù)串口通信在數據線(xiàn)上的采樣率為4800Hz。通常電話(huà)線(xiàn)的波特 率為14400，28800和36600。波特率可以遠遠大于這些值，但是波特率和距離成反比。高波特率常常用于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：這是衡量通信中實(shí)際數據位的參數。當計算機發(fā)送一個(gè)信息包，實(shí)際的數據不會(huì )是8位的，標準的值是5、7和8 位。如何設置取決于你想傳送的信息。比如，標準的ASCII碼是0～127(7位)。擴展的ASCII碼是0～255(8位)。如果數據使用簡(jiǎn)單的文本 (標準 ASCII碼)，那么每個(gè)數據包使用7位數據。每個(gè)包是指一個(gè)字節，包括開(kāi)始/停止位，數據位和奇偶校驗位。由于實(shí)際數據位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語(yǔ) “包”指任何通信的情況。 c，停止位：用于表示單個(gè)包的最后一位。典型的值為1，1.5和2位。由于數據是在傳輸線(xiàn)上定時(shí)的，并且每一個(gè)設備有其 自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺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，并且提供計算機校正時(shí)鐘同步的機會(huì )。適用于停止位的位數越 多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數據傳輸率同時(shí)也越慢。 d，奇偶校驗位：在串口通信中一種簡(jiǎn)單的檢錯方式。有四種檢錯方式：偶、奇、高和 低。當然沒(méi)有校驗位也是可以的。對于偶和奇校驗的情況，串口會(huì )設置校驗位(數據位后面的一位)，用一個(gè)值確保傳輸的數據有偶個(gè)或者奇個(gè)邏輯高位。例如，如 果數據是011，那么對于偶校驗，校驗位為0，保證邏輯高的位數是偶數個(gè)。如果是奇校驗，校驗位位1，這樣就有3個(gè)邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數 據，簡(jiǎn)單置位邏輯高或者邏輯低校驗。這樣使得接收設備能夠知道一個(gè)位的狀態(tài)，有機會(huì )判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數據是否不同步。 2，什么是RS-232? RS -232(ANSI/EIA-232標準)是IBM-PC及其兼容機上的串行連接標準�？捎糜谠S多用途，比如連接鼠標、打印機或者M(jìn)odem，同時(shí)也可以 接工業(yè)儀器儀表。用于驅動(dòng)和連線(xiàn)的改進(jìn)，實(shí)際應用中RS-232的傳輸長(cháng)度或者速度常常超過(guò)標準的值。RS-232只限于PC串口和設備間點(diǎn)對點(diǎn)的通信。 RS-232串口通信最遠距離是50英尺。 DB-9針連接頭 ------------- \ 1 2 3 4 5 / \ 6 7 8 9 / ------- 從計算機連出的線(xiàn)的截面。 RS-232針腳的功能： 數據： TXD(pin 3)：串口數據輸出 RXD(pin 2)：串口數據輸入 握手： RTS(pin 7)：發(fā)送數據請求 CTS(pin 8)：清除發(fā)送 DSR(pin 6)：數據發(fā)送就緒 DCD(pin 1)：數據載波檢測 DTR(pin 4)：數據終端就緒 地線(xiàn)： GND(pin 5)：地線(xiàn) 其他 RI(pin 9)：鈴聲指示 3，什么是RS-422? RS -422(EIA RS-422-A Standard)是Apple的Macintosh計算機的串口連接標準。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(xiàn)發(fā)送和接收信號，對比RS-232，它能更好的抗噪聲和有更遠的傳輸距離。在工業(yè)環(huán)境中更好的抗噪性和更遠的傳輸距離是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。 4，什么是RS-485? RS -485(EIA-485標準)是RS-422的改進(jìn)，因為它增加了設備的個(gè)數，從10個(gè)增加到32個(gè)，同時(shí)定義了在最大設備個(gè)數情況下的電氣特性，以保 證足夠的信號電壓。有了多個(gè)設備的能力，你可以使用一個(gè)單個(gè)RS-422口建立設備網(wǎng)絡(luò )。出色抗噪和多設備能力，在工業(yè)應用中建立連向PC機的分布式設備 網(wǎng)絡(luò )、其他數據收集控制器、HMI或者其他操作時(shí)，串行連接會(huì )選擇RS-485。RS-485是RS-422的超集，因此所有的RS-422設備可以被 RS-485控制。RS-485可以用超過(guò)4000英尺的線(xiàn)進(jìn)行串行通行。 DB-9 引腳連接 ------------- \ 1 2 3 4 5 / \ 6 7 8 9 / ------- 從計算機連出的線(xiàn)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) 握手：RTS+(pin 3)，RTS-(pin 7)，CTS+(pin 2)，CTS-(pin 6) 地線(xiàn)：GND (pin 1) 5，什么是握手? RS -232通行方式允許簡(jiǎn)單連接三線(xiàn)：Tx、Rx和地線(xiàn)。但是對于數據傳輸，雙方必須對數據定時(shí)采用使用相同的波特率。盡管這種方法對于大多數應用已經(jīng)足 夠，但是對于接收方過(guò)載的情況這種使用受到限制。這時(shí)需要串口的握手功能。在這一部分，我們討論三種最常用的RS-232握手形式：軟件握手、硬件握手和 Xmodem。 a，軟件握手：我們討論的第一種握手是軟件握手。通常用在實(shí)際數據是控制字符的情況，類(lèi)似于GPIB使用命令字符串的方 式。必須的線(xiàn)仍然是三根：Tx，Rx和地線(xiàn)，因為控制字符在傳輸線(xiàn)上和普通字符沒(méi)有區別，函數SetXModem允許用戶(hù)使能或者禁止用戶(hù)使用兩個(gè)控制字 符XON和OXFF。這些字符在通信中由接收方發(fā)送，使發(fā)送方暫停。 例如：假設發(fā)送方以高波特率發(fā)送數據。在傳輸中，接收方發(fā)現由于CPU忙于其 他工作，輸入buffer已經(jīng)滿(mǎn)了。為了暫時(shí)停止傳輸，接收方發(fā)送XOFF，典型的值是十進(jìn)制19，即十六進(jìn)制13，直到輸入buffer空了。一旦接收 方準備好接收，它發(fā)送XON，典型的值是十進(jìn)制17，即十六進(jìn)制11，繼續通信。輸入buffer半滿(mǎn)時(shí)，LabWindows發(fā)送XOFF。此外，如果 XOFF傳輸被打斷，LabWindows會(huì )在buffer達到75%和90%時(shí)發(fā)送XOFF。顯然，發(fā)送方必須遵循此守則以保證傳輸繼續。 b， 硬件握手：第二種是使用硬件線(xiàn)握手。和Tx和Rx線(xiàn)一樣，RTS/CTS和DTR/DSR一起工作，一個(gè)作為輸出，另一個(gè)作為輸入。第一組線(xiàn)是RTS (Request to Send)和CTS(Clear to Send)。當接收方準備好接收數據，它置高RTS線(xiàn)表示它準備好了，如果發(fā)送方也就緒，它置高CTS，表示它即將發(fā)送數據。另一組線(xiàn)是DTR(Data Terminal Ready)和DSR(Data Set Ready)。這些現主要用于Modem通信。使得串口和Modem通信他們的狀態(tài)。例如：當Modem已經(jīng)準備好接收來(lái)自PC的數據，它置高DTR線(xiàn)， 表示和電話(huà)線(xiàn)的連接已經(jīng)建立。讀取DSR線(xiàn)置高，PC機開(kāi)始發(fā)送數據。一個(gè)簡(jiǎn)單的規則是DTR/DSR用于表示系統通信就緒，而RTS/CTS用于單個(gè)數 據包的傳輸。 在LabWindows，函數SetCTSMode使能或者禁止使用硬件握手。如果CTS模式使能，LabWindows使用如下規則： 當PC發(fā)送數據： RS-232庫必須檢測CTS線(xiàn)高后才能發(fā)送數據。 當PC接收數據： 如果端口打開(kāi)，且輸入隊列有空接收數據，庫函數置高RTS和DTR。 如果輸入隊列90%滿(mǎn)，庫函數置低RTS，但使DTR維持高電平。 如果端口隊列近乎空了，哭喊數置高RTS，但使DRT維持高電平。 如果端口關(guān)閉，庫函數置低RTS和DTR。 c， XModem握手：最后討論的握手叫做XModem文件傳輸協(xié)議。這個(gè)協(xié)議在Modem通信中非常通用。盡管它通常使用在Modem通信中，XModem 協(xié)議能夠直接在其他遵循這個(gè)協(xié)議的設備通信中使用。在LabWindows中，實(shí)際的XModem應用對用戶(hù)隱藏了。只要PC和其他設備使用XModem 協(xié)議，在文件傳輸中就使用LabWindows的XModem函數。函數是XModemConfig，XModemSend和 XModemReceive。 XModem使用介于如下參數的協(xié)議：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(gè)標準的定義：然而，可以通過(guò)XModemConfig函數修改，以滿(mǎn)足具體需要。這些參數的使用方法由接收方發(fā)送的字符neg_ack 確定。這通知發(fā)送方其準備接收數據。它開(kāi)始嘗試發(fā)送，有一個(gè)超時(shí)參數start_delay;當超時(shí)的嘗試超過(guò)max_ties次數，或者收到接收方發(fā)送 的start_of_data，發(fā)送方停止嘗試。如果從發(fā)送方收到start_of_data，接收方將讀取后繼信息數據包。包中含有包的數目、包數目的 補碼作為錯誤校驗、packet_size字節大小的實(shí)際數據包，和進(jìn)一步錯誤檢查的求和校驗值。在讀取數據后，接收方會(huì )調用wait_delay，然后 想發(fā)送方發(fā)送響應。如果發(fā)送方?jīng)]有收到響應，它會(huì )重新發(fā)送數據包，直到收到響應或者超過(guò)重發(fā)次數的最大值max_tries。如果一直沒(méi)有收到響應，發(fā)送 方通知用戶(hù)傳輸數據失敗。 由于數據必須以pack_size個(gè)字節按包發(fā)送，當最后一個(gè)數據包發(fā)送時(shí)，如果數據不夠放滿(mǎn)一個(gè)數據包，后面會(huì )填充 ASCII碼NULL(0)字節。這導致接收的數據比原數據多。在XModem情況下一定不要使用XON/XOFF，因為XModem發(fā)送方發(fā)出包的數目 很可能增加到XON/OFF控制字符的值，從而導致通信故障。 |
