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        串口通信基本原理及接線方法

目前較為常用的串口有9針串口(DB9)和25針串口(DB25)，通信距離較近時(shí)(<12m)，可以用電纜線直接連接標(biāo)準(zhǔn)RS232端口(RS422,RS485較遠(yuǎn))，若距離較遠(yuǎn)，需附加調(diào)制解調(diào)器(MODEM)。最為簡單且常用的是三線制接法，即地、接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)三腳相連，本文只涉及到最為基本的接法，且直接用RS232相連。

1.DB9和DB25的常用信號腳說明

9針串口(DB9) 25針串口(DB25)

針號 功能說明 縮寫 針號 功能說明 縮寫

1 數(shù)據(jù)載波檢測 DCD 8 數(shù)據(jù)載波檢測 DCD

2 接收數(shù)據(jù) RXD 3 接收數(shù)據(jù) RXD

3 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD 2 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD

4 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備 DTR 20 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備 DTR

5 信號地 GND 7 信號地 GND

6 數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好 DSR 6 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 DSR

7 請求發(fā)送 RTS 4 請求發(fā)送 RTS

8 清除發(fā)送 CTS 5 清除發(fā)送 CTS

9 振鈴指示 DELL 22 振鈴指示 DELL

2.RS232C串口通信接線方法(三線制)

首先，串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實(shí)現(xiàn)：同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連，兩個(gè)串口相連或一個(gè)串口和多個(gè)串口相連

&middot; 同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連 對9針串口和25針串口，均是2與3直接相連;

&middot; 兩個(gè)不同串口(不論是同一臺(tái)計(jì)算機(jī)的兩個(gè)串口或分別是不同計(jì)算機(jī)的串口)

上面表格是對微機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串行口而言的，還有許多非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，如接收GPS數(shù)據(jù)或電子羅盤數(shù)據(jù)，只要記住一個(gè)原則：接收數(shù)據(jù)針腳(或線)與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳(或線)相連，彼此交叉，信號地對應(yīng)相接，就能百戰(zhàn)百勝。

3.串口調(diào)試中要注意的幾點(diǎn)：

串口調(diào)試時(shí)，準(zhǔn)備一個(gè)好用的調(diào)試工具，如串口調(diào)試助手、串口精靈等，有事半功倍之效果; 強(qiáng)烈建議不要帶電插撥串口，插撥時(shí)至少有一端是斷電的，否則串口易損壞。

單工、半雙工和全雙工的定義

如果在通信過程的任意時(shí)刻，信息只能由一方A傳到另一方B，則稱為單工。

如果在任意時(shí)刻，信息既可由A傳到B，又能由B傳A，但只能由一個(gè)方向上的傳輸存在，稱為半雙工傳輸。

如果在任意時(shí)刻，線路上存在A到B和B到A的雙向信號傳輸，則稱為全雙工。

電話線就是二線全雙工信道。 由于采用了回波抵消技術(shù)，雙向的傳輸信號不致混淆不清。雙工信道有時(shí)也將收、發(fā)信道分開，采用分離的線路或頻帶傳輸相反方向的信號，如回線傳輸。

奇偶校驗(yàn)

串行數(shù)據(jù)在傳輸過程中，由于干擾可能引起信息的出錯(cuò)，例如，傳輸字符‘E’，其各位為：

0100，0101=45H

D7 D0

由于干擾，可能使位變?yōu)?，這種情況，我們稱為出現(xiàn)了“誤碼”。我們把如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯(cuò)誤，叫“檢錯(cuò)”。發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，如何消除錯(cuò)誤，叫“糾錯(cuò)”。

最簡單的檢錯(cuò)方法是“奇偶校驗(yàn)”，即在傳送字符的各位之外，再傳送1位奇/偶校驗(yàn)位?？刹捎闷嫘ｒ?yàn)或偶校驗(yàn)。

奇校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位(含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位)中，“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，如：

1 0110，0101

0 0110，0001

偶校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位(含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位)中，“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，如：

1 0100，0101

0 0100，0001

奇偶校驗(yàn)?zāi)軌驒z測出信息傳輸過程中的部分誤碼(1位誤碼能檢出，2位及2位以上誤碼不能檢出)，同時(shí)，它不能糾錯(cuò)。在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，只能要求重發(fā)。但由于其實(shí)現(xiàn)簡單，仍得到了廣泛使用。

有些檢錯(cuò)方法，具有自動(dòng)糾錯(cuò)能力。如循環(huán)冗余碼(CRC)檢錯(cuò)等。

串口通訊流控制

我們在串行通訊處理中，常?？吹絉TS/CTS和XON/XOFF這兩個(gè)選項(xiàng)，這就是兩個(gè)流控制的選項(xiàng)，目前流控制主要應(yīng)用于調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)通訊中，但對普通RS232編程，了解一點(diǎn)這方面的知識(shí)是有好處的。那么，流控制在串行通訊中有何作用，在編制串行通訊程序怎樣應(yīng)用呢?這里我們就來談?wù)勥@個(gè)問題。

1.流控制在串行通訊中的作用

這里講到的“流”，當(dāng)然指的是數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)在兩個(gè)串口之間傳輸時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，或者兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的處理速度不同，如臺(tái)式機(jī)與單片機(jī)之間的通訊，接收端數(shù)據(jù)緩沖區(qū)已滿，則此時(shí)繼續(xù)發(fā)送來的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。現(xiàn)在我們在網(wǎng)絡(luò)上通過MODEM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這個(gè)問題就尤為突出。流控制能解決這個(gè)問題，當(dāng)接收端數(shù)據(jù)處理不過來時(shí)，就發(fā)出“不再接收”的信號，發(fā)送端就停止發(fā)送，直到收到“可以繼續(xù)發(fā)送”的信號再發(fā)送數(shù)據(jù)。因此流控制可以控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪M(jìn)程，防止數(shù)據(jù)的丟失。 PC機(jī)中常用的兩種流控制是硬件流控制(包括RTS/CTS、DTR/CTS等)和軟件流控制XON/XOFF(繼續(xù)/停止)，下面分別說明。

2.硬件流控制

硬件流控制常用的有RTS/CTS流控制和DTR/DSR(數(shù)據(jù)終端就緒/數(shù)據(jù)設(shè)置就緒)流控制。

硬件流控制必須將相應(yīng)的電纜線連上，用RTS/CTS(請求發(fā)送/清除發(fā)送)流控制時(shí)，應(yīng)將通訊兩端的RTS、CTS線對應(yīng)相連，數(shù)據(jù)終端設(shè)備(如計(jì)算機(jī))使用RTS來起始調(diào)制解調(diào)器或其它數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的數(shù)據(jù)流，而數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(如調(diào)制解調(diào)器)則用CTS來起動(dòng)和暫停來自計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)流。這種硬件握手方式的過程為：我們在編程時(shí)根據(jù)接收端緩沖區(qū)大小設(shè)置一個(gè)高位標(biāo)志(可為緩沖區(qū)大小的75%)和一個(gè)低位標(biāo)志(可為緩沖區(qū)大小的25%)，當(dāng)緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)量達(dá)到高位時(shí)，我們在接收端將CTS線置低電平(送邏輯0)，當(dāng)發(fā)送端的程序檢測到CTS為低后，就停止發(fā)送數(shù)據(jù)，直到接收端緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量低于低位而將CTS置高電平。RTS則用來標(biāo)明接收設(shè)備有沒有準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)。

常用的流控制還有還有DTR/DSR(數(shù)據(jù)終端就緒/數(shù)據(jù)設(shè)置就緒)。我們在此不再詳述。由于流控制的多樣性，我個(gè)人認(rèn)為，當(dāng)軟件里用了流控制時(shí)，應(yīng)做詳細(xì)的說明，如何接線，如何應(yīng)用。

3.軟件流控制

由于電纜線的限制，我們在普通的控制通訊中一般不用硬件流控制，而用軟件流控制。一般通過XON/XOFF來實(shí)現(xiàn)軟件流控制。常用方法是：當(dāng)接收端的輸入緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)量超過設(shè)定的高位時(shí)，就向數(shù)據(jù)發(fā)送端發(fā)出XOFF字符(十進(jìn)制的19或Control-S，設(shè)備編程說明書應(yīng)該有詳細(xì)闡述)，發(fā)送端收到XOFF字符后就立即停止發(fā)送數(shù)據(jù);當(dāng)接收端的輸入緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)量低于設(shè)定的低位時(shí)，就向數(shù)據(jù)發(fā)送端發(fā)出XON字符(十進(jìn)制的17或Control-Q)，發(fā)送端收到XON字符后就立即開始發(fā)送數(shù)據(jù)。一般可以從設(shè)備配套源程序中找到發(fā)送的是什么字符。

應(yīng)該注意，若傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制數(shù)據(jù)，標(biāo)志字符也有可能在數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)而引起誤操作，這是軟件流控制的缺陷，而硬件流控制不會(huì)有。