串口通信原理和简介
串口是計算機上一種非常通用設備通信的協議。大多數計算機包含兩個基于RS232的串口。串口同時也是儀器儀表設備通用的通信協議；很多GPIB兼容的設備也帶有RS-232口。同時，串口通信協議也可以用于獲取遠程采集設備的數據。
串口通信原理
串口通信的概念非常簡單，串口按位（bit）發送和接收字節。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發送數據的同時用另一根線接收數據。它很簡單并且能夠實現遠距離通信。比如IEEE488定義并行通行狀態時，規定設備線總長不得超過20米，并且任意兩個設備間的長度不得超過2米；而對于串口而言，長度可達1200米。典型地，串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成：（1）地線，（2）發送，（3）接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發送數據同時在另一根線上接收數據。其他線用于握手，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。對于兩個進行通信的端口，這些參數必須匹配：
a，波特率：這是一個衡量通信速度的參數。它表示每秒鐘傳送的bit的個數。例如300波特表示每秒鐘發送300個bit。當我們提到時鐘周期時，我們就是指波特率例如如果協議需要4800波特率，那么時鐘是4800Hz。這意味著串口通信在數據線上的采樣率為4800Hz。通常電話線的波特率為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：這是衡量通信中實際數據位的參數。當計算機發送一個信息包，實際的數據不會是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）。如果數據使用簡單的文本（標準 ASCII碼），那么每個數據包使用7位數據。每個包是指一個字節，包括開始/停止位，數據位和奇偶校驗位。由于實際數據位取決于通信協議的選取，術語“包”指任何通信的情況。
c，停止位：用于表示單個包的最后一位。典型的值為1，1.5和2位。由于數據是在傳輸線上定時的，并且每一個設備有其自己的時鐘，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鐘同步的機會。適用于停止位的位數越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是數據傳輸率同時也越慢。
d，奇偶校驗位：在串口通信中一種簡單的檢錯方式。有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。當然沒有校驗位也是可以的。對于偶和奇校驗的情況，串口會設置校驗位（數據位后面的一位），用一個值確保傳輸的數據有偶個或者奇個邏輯高位。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。如果是奇校驗，校驗位為1，這樣就有3個邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數據，簡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位的狀態，有機會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。
基本接線方法
?????????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(<12m)，可以用電纜線直接連接標準RS232端口(RS422,RS485較遠)，若距離較遠，需附加調制解調器（MODEM）。最為簡單且常用的是三線制接法，即地、接收數據和發送數據三腳相連，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 數據載波檢測 DCD 8 數據載波檢測 DCD
2 接收數據 RXD 3 接收數據 RXD
3 發送數據 TXD 2 發送數據 TXD
4 數據終端準備 DTR 20 數據終端準備 DTR
5 信號地 GND 7 信號地 GND
6 數據設備準備好 DSR 6 數據準備好 DSR
7 請求發送 RTS 4 請求發送 RTS
8 清除發送 CTS 5 清除發送 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，串口傳輸數據只要有接收數據針腳和發送針腳就能實現：同一個串口的接收腳和發送腳直接用線相連，兩個串口相連或一個串口和多個串口相連
· 同一個串口的接收腳和發送腳直接用線相連 對9針串口和25針串口，均是2與3直接相連；?
· 兩個不同串口（不論是同一臺計算機的兩個串口或分別是不同計算機的串口）?
上面表格是對微機標準串行口而言的，還有許多非標準設備，如接收GPS數據或電子羅盤數據，只要記住一個原則：接收數據針腳（或線）與發送數據針腳（或線）相連，彼此交叉，信號地對應相接，就能百戰百勝。
3.串口調試中要注意的幾點：
串口調試時，準備一個好用的調試工具，如串口調試助手、串口精靈等，有事半功倍之效果； 強烈建議不要帶電插撥串口，插撥時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。
如果在任意時刻，信息既可由A傳到B，又能由B傳A，但只能由一個方向上的傳輸存在，稱為半雙工傳輸。
如果在任意時刻，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，雙向的傳輸信號不致混淆不清。雙工信道有時也將收、發信道分開，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
串行數據在傳輸過程中，由于干擾可能引起信息的出錯，例如，傳輸字符‘E’，其各位為：
0100，0101=45H
D7 D0
由于干擾，可能使位變為1，這種情況，我們稱為出現了“誤碼”。我們把如何發現傳輸中的錯誤，叫“檢錯”。發現錯誤后，如何消除錯誤，叫“糾錯”。
最簡單的檢錯方法是“奇偶校驗”，即在傳送字符的各位之外，再傳送1位奇/偶校驗位?？刹捎闷嫘ｒ灮蚺夹ｒ?。
奇校驗：所有傳送的數位（含字符的各數位和校驗位）中，“1”的個數為奇數，如：
1 0110，0101
0 0110，0001
偶校驗：所有傳送的數位（含字符的各數位和校驗位）中，“1”的個數為偶數，如：
1 0100，0101
0 0100，0001
奇偶校驗能夠檢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，它不能糾錯。在發現錯誤后，只能要求重發。但由于其實現簡單，仍得到了廣泛使用。
有些檢錯方法，具有自動糾錯能力。如循環冗余碼（CRC）檢錯等。
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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這兩個選項，這就是兩個流控制的選項，目前流控制主要應用于調制解調器的數據通訊中，但對普通RS232編程，了解一點這方面的知識是有好處的。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用呢？這里我們就來談談這個問題。?
1.流控制在串行通訊中的作用
這里講到的“流”，當然指的是數據流。數據在兩個串口之間傳輸時，常常會出現丟失數據的現象，或者兩臺計算機的處理速度不同，如臺式機與單片機之間的通訊，接收端數據緩沖區已滿，則此時繼續發送來的數據就會丟失。現在我們在網絡上通過MODEM進行數據傳輸，這個問題就尤為突出。流控制能解決這個問題，當接收端數據處理不過來時，就發出“不再接收”的信號，發送端就停止發送，直到收到“可以繼續發送”的信號再發送數據。因此流控制可以控制數據傳輸的進程，防止數據的丟失。 PC機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/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（數據終端就緒/數據設置就緒）流控制。
硬件流控制必須將相應的電纜線連上，用RTS/CTS（請求發送/清除發送）流控制時，應將通訊兩端的RTS、CTS線對應相連，數據終端設備（如計算機）使用RTS來起始調制解調器或其它數據通訊設備的數據流，而數據通訊設備（如調制解調器）則用CTS來起動和暫停來自計算機的數據流。這種硬件握手方式的過程為：我們在編程時根據接收端緩沖區大小設置一個高位標志（可為緩沖區大小的75％）和一個低位標志（可為緩沖區大小的25％），當緩沖區內數據量達到高位時，我們在接收端將CTS線置低電平（送邏輯0），當發送端的程序檢測到CTS為低后，就停止發送數據，直到接收端緩沖區的數據量低于低位而將CTS置高電平。RTS則用來標明接收設備有沒有準備好接收數據。
常用的流控制還有還有DTR/DSR（數據終端就緒/數據設置就緒）。我們在此不再詳述。由于流控制的多樣性，我個人認為，當軟件里用了流控制時，應做詳細的說明，如何接線，如何應用。?
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來實現軟件流控制。常用方法是：當接收端的輸入緩沖區內數據量超過設定的高位時，就向數據發送端發出XOFF字符（十進制的19或Control-S，設備編程說明書應該有詳細闡述），發送端收到XOFF字符后就立即停止發送數據；當接收端的輸入緩沖區內數據量低于設定的低位時，就向數據發送端發出XON字符（十進制的17或Control-Q），發送端收到XON字符后就立即開始發送數據。一般可以從設備配套源程序中找到發送的是什么字符。
應該注意，若傳輸的是二進制數據，標志字符也有可能在數據流中出現而引起誤操作，這是軟件流控制的缺陷，而硬件流控制不會有這個問題。
總結
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