串行通訊的一些認識

1、串行通訊只有一個傳輸通道，每個時刻只能表達一種狀態(tài)。不管什么介質(zhì)，不管是什么信號，我們用1表示一種狀態(tài)，用0表示另一種狀態(tài)。

2、只用1和0兩種狀態(tài)，是不能表達更多信息的。好在有一個物理量，對每個系統(tǒng)來講是統(tǒng)一的，那就是時間。我們現(xiàn)在很容易做到不同系統(tǒng)之間的定時誤差控制在PPM數(shù)量級。1和0在時間上進行有序的組合，就可表達近乎無限的信息。

3、任何一個信號，如果不賦給它一些特點的意義，實際上沒什么用。兩個系統(tǒng)要通過信號交換信息，必須對信號有一個共同的約定，這就是我們通常所說的協(xié)議。

4、最基本的協(xié)議是物理層面的(那個OSI的七層協(xié)議模型，第一層就是物理層協(xié)議)。RS232、RS485、RS422，這些是物理層面的一些協(xié)議。

5、我們現(xiàn)在要談的是異步串行通訊。異步，發(fā)達方和接收方之間，沒有額外的通道來傳送信息何時傳送與接收。每個信息單元的起止時間，發(fā)送方編在信息中，由接收方自已解碼并同步。

6、好。現(xiàn)在來講一下傳送一個字節(jié)的過程。在沒有傳送信息時，傳輸線處于空閑狀態(tài)。規(guī)定：空閑狀態(tài)為1。發(fā)送方（TX）準備發(fā)送，驅(qū)動傳輸線讓它由1變?yōu)?，并持一位的時間長度，我們把這一位叫做起始位。接收方（RX），檢測到傳輸線由1變0，意味著可能有信息要傳了，RX就持續(xù)檢測，以驗證這個0是不是持續(xù)了規(guī)定的一位時間長度，若是個合法的起始位，就按約定的定時方式，把后續(xù)的傳輸線狀態(tài)，接收為1個字節(jié)。TX在發(fā)完起始位后，就發(fā)字節(jié)中的第一個位(bit)，并依次把字節(jié)中的所有位發(fā)完，每bit均持續(xù)相同的一位時長。然后再發(fā)校驗位（如果約定發(fā)/收方都采用的話）、停止位。

7、停止位，這個要說一下。我們知道起始位是0，而這個停止位，規(guī)定是1，和傳輸線的空閑狀態(tài)1是相同的。停止位規(guī)定的時長比較亂，有1位停止位（也就持續(xù)時間占1個位長）、1.5位、和2位停止位，其它時長的停止位好象沒見過。停止位的作用，其一是作為一字節(jié)單元的成員，給接收方定時用的，也就是下一個字節(jié)，在停止位之后才開始。另一個作用，可供檢查字節(jié)傳送的完整性。因為停止位是規(guī)定為1狀態(tài)的，若在停止位的時間里測到了非1狀態(tài)，表示這個字節(jié)傳送有問題，有可能被接收方丟棄，傳送失敗。

8、若收發(fā)雙方的停止位不相同，怎么辦？這個在論壇上經(jīng)常有人問。好，我們來分析一下。若TX是2個停止位，RX要求是1個停止位，很好，TX多發(fā)的一個停止位，會被RX看作是空閑狀態(tài)（也可認為是字符間隔），沒有任何問題。若反過來，TX是1個停止位，RX要求是2個停止位，有問題嗎？一般問題是很大的，但也有可能可以正常通訊。這要看TX是怎么發(fā)字節(jié)的。有些系統(tǒng)，硬件上，發(fā)送電路比較簡單，沒有緩沖機構(gòu)，一個字節(jié)必須完整發(fā)送后，才準備下一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，而這個準備需要花一些時間的，這就給傳送的時序上，停止位之后，有了空閑時間，相當(dāng)于停止位得到了延長。所以我曾經(jīng)發(fā)過一個貼子說，S7200的發(fā)送改為單字節(jié)發(fā)送，每個字節(jié)之間有意插入一些延時，人為造成空閑時間，以充當(dāng)停止位，但這個方法說歸說，我并沒有試過。可惜的是，現(xiàn)在的系統(tǒng)，硬件都做得很完美了，包括S7200，TX是有緩沖的，在一個字節(jié)還未發(fā)完前就可以接受下一個要發(fā)送的字節(jié)，硬件上保證一個字節(jié)發(fā)完后可以立即啟動下一個字節(jié)發(fā)送，前后兩字節(jié)間除了停止位，沒有額外的間隙，這種情況下，接收方就要命了，RX認為還在收停止位時，下一個字節(jié)的起始位就來了，沒辦法完整接收，通訊就失敗了。

9、波特率。兩邊設(shè)為一致就可以了。波特率不一致，鐵定不能通訊。但允許有少量的誤差。停止位實際上還用來調(diào)節(jié)這個誤差的。比如1個停止位，RX并不死板要求停止位是完整的1個位時長，實際只要停止位超過0.5個位長就算是合格了。波特率，就是每秒最快能傳送的位數(shù)，包括了起始位、停止位這些輔助位。實際每秒能傳送的最快字節(jié)數(shù)，要看這些輔助位的多少。比如一個11位結(jié)構(gòu)的字節(jié)單元：1起始位+8字節(jié)位+1校驗位+1停止位，字節(jié)最快傳送速率為band/11。好象還有一個概念，叫比特率，也就是有效的位傳送速率，比特率=8*（band/11)，也就是比特率比波特率要小的。

10、RS232的TX和RX是兩根獨立的線，收/發(fā)可以同時進行，所以叫作全雙工異步串行通訊。按我們?nèi)粘扇私徽劦慕?jīng)驗，總是A說B聽，當(dāng)B要說時，A就停下來聽B說。如果A、B同時說，這是吵架，要達到相互交流就難了。同樣，通訊若同時收發(fā)，一般人會白白死掉很多腦細胞而寫出的程序通訊效果還是很差。所以，即使RS232能雙向同時， 一般使用時也是收、發(fā)不同時的。

11、RS485。RS232不錯了，但局限性大大的。RS485收發(fā)同線，允許多少RS485并聯(lián)使用，電氣采用差分傳送信號，可以抗干擾。S7200就屬于RS485。RS485設(shè)備同一時間只能發(fā)或再改，收發(fā)是分時的，所以叫做準雙向。盡管S7200中可以同時緩沖8個NETR和NETW，實際在RS485層面，還是一個一個分時完成的(由系統(tǒng)程序根據(jù)PPI協(xié)議協(xié)調(diào))。RCV和XMT完全由用戶程序控制，你就不能同時讓兩個都執(zhí)行，否則就是哄搶資源而被S7200當(dāng)成錯誤處理。

12、RS422，介于RS232和RS485。RS422和RS232一樣收、發(fā)線獨立，但電氣上采用和RS485一樣的差分信號。所以RS422能多機通訊，比RS232傳得遠，但比RS485浪費硬件資源。RS422只要軟件上采用準雙向的規(guī)則，通過發(fā)收線合并，可以簡化為RS485，和RS485設(shè)備通訊。但RS485卻不能復(fù)雜化成RS422使用。