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第一部分 通讯基础知识 串口通讯 1．串口的基本概念 串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议(不要与通用串行总线Universal Serial Bus或USB混淆)。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。 串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总常不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。 典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：地线、发送和接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配： （1）波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个bit，9600波特表示每秒钟发送9600个bit。电话和传真(FAX)的波特率一般为14400、28800、36600和56000(即56K)。波特率和传输距离成反比，波特率越高，可靠传输距离越短；反之，波特率越低，可靠传输距离越远；电力系统保护、通讯设备中常用的波特率有：300、600、1200、2400、4800、9600、和19200。 （2）数据位：这是衡量通信包中实际数据位的参数。当串口用异步方式发送一个Byte时，包括启动位、数据位、奇偶校验位和停止位这几部分，其中数据位可以是5、6、7或8位，根据通讯的需要而定，可用软件编程的方式对CPU芯片或串口芯片的相关寄存器进行设置来选择所使用的数据位数。 （3）奇偶校验位：串口通信过程由于噪声干扰或不同步等原因会造成通讯错误，因此需要有纠错措施，奇偶校验位就是其中最简单的一种，当然只要有其它更有效的纠错措施(例如数据包中的校验字节)，没有校验位也是可完全以的。校验位算法有奇、偶两种，用一位值来确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位(就是1)。所谓奇校验就是包含校验位本身在内，数据位和校验位中含有奇数个“1”，而偶校验就是包含校验位本身在内，数据位和校验位中含有偶数个“1”。例如，如果数据位是DA(1101,1010)，若采用奇校验，校验位为0，就保证了逻辑高的位数是奇数个；如采用偶校验，校验位为1，就保证了逻辑高的位数是偶数个。奇偶校验表明了一个重要思想：为了检测差错，通常随数据一起发送一小部分附加信息,发送方根据数据计算附加信息的值，并且接收方进行同样的计算来核对结果。 尽管上面讨论的奇偶校验机制能很好地检测一位差错，但它不能检测所有可能的差错。为了理解其原因，我们考虑如果传输差错改变一个字符的两位时会发生什么。例如，偶校验是指发送计算机传输的位，包括校验位，要有偶数个1。如果传输差错改变两位，那么有三种情况：两个改变的位原来都是0，两个改变的位原来都是1，或者一个改变的位原来是0而另一个改变的位原来是1。如果两个0都变成1，那么1的总个数增加了偶数个，偶校验位保持不变。相似地，如果两个1都变成0，偶校验位还是保持不变，因为1的总个数减少了偶数个。最后，如果一个1变成0并且一个0变成1，那么偶校验位还是保持不变，因为1的总个数也保持不变。上面的例子表明，奇偶校验不能检测改变两位的传输差错。事实上，奇偶校验不能检测任何改变偶数位的传输差错。在最坏情况下，所有位是1的字符变成全0，偶校验位还是保持不变！我们能概括为：为帮助检测传输差错而设计的奇偶校验方案要求发送计算机为每个字符增加一个附加位，并要求接收计算机证实这个附加位是正确的。尽管奇偶校验允许接收计算机确定是否有一位发生改变，但是它不能检测改变偶数个位的传输差错。 为更有效的纠正数据传输过程中可能出现的错误，我们采用在报文中的特定位置（通常在报文结尾）附加各种算法的校验字节的方法，常用的校验算法包括求和（checksum）和CRC（Cyclic Redundancy Check）。下图是求和算法的例子： 校验和方法既有优点也有缺点。主要的优点是计算的容易性与校验和的大小。大多数网络应用16位或32位的校验和技术，为每一个包计算一个校验和。检验和的小尺寸意味着传输校验和的费用比传输数据的费用小很多。另外，因为校验和只要求加法，所以创建或核对校验和所需的计算量很小。校验和的缺点是不能检测所有常见错误。例如，下图显示出当四个数据项中的某一位都取反时，校验和用来检测这样的传输