串口通信协议
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什么是串口 什么是RS-232 什么是RS-422 什么是RS-485 什么是握手
[编辑本段] 什么是串口
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 SerialBus或者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RS-232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，规定设备线总长不得超过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：（1）地线，（2）发送，（3）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据。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：
a，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。当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。通常电话线的波特率为14400，28800和36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB设备的通信。
b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）。扩展的ASCII码是0～255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是
指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。
c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。
d，奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接收设备能够知道一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。
[编辑本段] 什么是RS-232
RS-232（ANSI/EIA-232标准）是IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准。可用于许多用途，比如连接鼠标、打印机或者Modem，同时也可以接工业仪器仪表。用于驱动和连线的改进，实际应用中RS-232的传输长度或者速度常常超过标准的值。RS-232只限于PC串口和设备间点对点的通信。RS-232串口通信最远距离是50英尺。
DB-9针连接头 ------------- \\ 1 2 3 4 5 / \\ 6 7 8 9 / -------
从计算机连出的线的截面。 RS-232针脚的功能： 数据：
TXD（pin 3）：串口数据输出(Transmit Data) RXD（pin 2）：串口数据输入(Receive Data) 握手：
RTS（pin 7）：发送数据请求(Request to Send) CTS（pin 8）：清除发送(Clear to Send)
DSR（pin 6）：数据发送就绪(Data Send Ready) DCD（pin 1）：数据载波检测(Data Carrier Detect) DTR（pin 4）：数据终端就绪(Data Terminal Ready)
地线：
GND（pin 5）：地线 其他
RI（pin 9）：铃声指示
[编辑本段] 什么是RS-422
RS-422（EIA RS-422-AStandard）是Apple的Macintosh计算机的串口连接标准。RS-422使用差分信号，RS-232使用非平衡参考地的信号。差分传输使用两根线发送和接收信号，对比RS-232，它能更好的抗噪声和有更远的传输距离。在工业环境中更好的抗噪性和更远的传输距离是一个很大的优点。
[编辑本段] 什么是RS-485
RS-485（EIA-485标准）是RS-422的改进，因为它增加了设备的个数，从10个增加到32个，同时定义了在最大设备个数情况下的电气特性，以保证足够的信号电压。有了多个设备的能力，你可以使用一个单个RS-422口建立设备网络。出色抗噪和多设备能力，在工业应用中建立连向PC机的分布式设备网络、其他数据收集控制器、HMI或者其他操作时，串行连接会选择RS-485。RS-485是RS-422的超集，因此所有的RS-422设备可以被RS-485控制。RS-485可以用超过4000英尺的线进行串行通行。 DB-9 引脚连接 ------------- \\ 1 2 3 4 5 / \\ 6 7 8 9 / -------
从计算机连出的线的截面。 RS-485的引脚的功能 数据：1（DATA-) 2(DATA+) 地线：5
[编辑本段] 什么是握手
RS-232通行方式允许简单连接三线：Tx、Rx和地线。但是对于数据传输，双方必须对数据定时采用使用相同的波特率。尽管这种方法对于大多数应用已经足够，但是对于接收方过载的情况这种使用受到。这时需要串口的握手功能。在这一部分，我们讨论三种最常用的RS-232握手形式：软件握手、硬件握手和Xmodem。
a，软件握手：我们讨论的第一种握手是软件握手。通常用在实际数据是控制字符的情况，类似于GPIB使用命令字符串的方式。必须的线仍然是三根：Tx，Rx和地线，因为控制字符在传输线上和普通字符没有区别，函数SetXModem允许用户使能或者禁止用户使用两个控制字符XON和OXFF。这些字符在通信中由接收方发送，使发送方暂停。
例如：假设发送方以高波特率发送数据。在传输中，接收方发现由于CPU忙于其他工作，输入buffer已经满了。为了暂时停止传输，接收方发送XOFF，典型的值是十进制19，即十六进制13，直到输入buffer空了。一旦接收方准备好接收，它发送XON，典型的值是十进制17，即十六进制11，继续通信。输入buffer半满时，LabWindows发送XOFF。此外，如果XOFF传输被打断，LabWindows会在buffer达到75％和90％时发送XOFF。显然，发送方必须遵循此守则以保证传输继续。 b，硬件握手：第二种是使用硬件线握手。和Tx和Rx线一样，RTS/CTS和DTR/DSR一起工作，一个作为输出，另一个作为输入。第一组线是RTS（Request to Send）和CTS（Clear toSend）。当接收方准备好接收数据，它置高RTS线表示它准备好了，如果发送方也就绪，它置高CTS，表示它即将发送数据。另一组线是DTR（DataTerminal Ready）和DSR（Data SetReady）。这些现主要用于Modem通信。使得串口和Modem通信他们的状态。例如：当Modem已经准备好接收来自PC的数据，它置高DTR线，表示和电话线的连接已经建立。读取DSR线置高，PC机开始发送数据。一个简单的规则是DTR/DSR用于表示系统通信就绪，而RTS/CTS用于单个数据包的传输。
在LabWindows，函数SetCTSMode使能或者禁止使用硬件握手。如果CTS模式使能，LabWindows使用如下规则： 当PC发送数据：
RS-232库必须检测CTS线高后才能发送数据。 当PC接收数据：
如果端口打开，且输入队列有空接收数据，库函数置高RTS和DTR。 如果输入队列90％满，库函数置低RTS，但使DTR维持高电平。 如果端口队列近乎空了，库函数置高RTS，但使DRT维持高电平。 如果端口关闭，库函数置低RTS和DTR。
c，XModem握手：最后讨论的握手叫做XModem文件传输协议。这个协议在Modem通信中非常通用。尽管它通常使用在Modem通信中，XModem协议能够直接在其他遵循这个协议的设备通信中使用。在LabWindows中，实际的XModem应用对用户隐藏了。只要PC和其他设备使用XModem协议，在文件传输中就使用LabWindows的XModem函数。函数是XModemConfig，XModemSend和XModemReceive。
XModem使用介于如下参数的协议：start_of_data、end_of_data、neg_ack、wait_delay、start_delay、max_tries、packet_size。这些参数需要通信双方认定，标准的XModem有一个标准的定义：然而，可以通过XModemConfig函数修改，以满
足具体需要。这些参数的使用方法由接收方发送的字符neg_ack确定。这通知发送方其准备接收数据。它开始尝试发送，有一个超时参数start_delay；当超时的尝试超过max_ties次数，或者收到接收方发送的start_of_data，发送方停止尝试。如果从发送方收到start_of_data，接收方将读取后继信息数据包。包中含有包的数目、包数目的补码作为错误校验、packet_size字节大小的实际数据包，和进一步错误检查的求和校验值。在读取数据后，接收方会调用wait_delay，然后想发送方发送响应。如果发送方没有收到响应，它会重新发送数据包，直到收到响应或者超过重发次数的最大值max_tries。如果一直没有收到响应，发送方通知用户传输数据失败。 由于数据必须以pack_size个字节按包发送，当最后一个数据包发送时，如果数据不够放满一个数据包，后面会填充ASCII码NULL（0）字节。这导致接收的数据比原数据多。在XModem情况下一定不要使用XON/XOFF，因为XModem发送方发出包的数目很可能增加到XON/OFF控制字符的值，从而导致通信故障。
数据包
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简介 运用 其他信息
[编辑本段] 简介
“包”(Packet)是TCP/IP协议通信传输中的数据单位，一般也称“数据包”。有人说，局域网中传输的不是“帧”(Frame)吗？没错，但是TCP/IP协议是工作在OSI模型第三层(网络层)、第四层(传输层)上的，而帧是工作在第二层(数据链路层)。上一层的内容由下一层的内容来传输，所以在局域网中，“包”是包含在“帧”里的。 名词解释：OSI(Open System Interconnection，开放系统互联)模型是由国际标准化组织(ISO)定义的标准，它定义了一种分层体系结构，在其中的每一层定义了针对不同通信级别的协议。OSI模型有7层，1到7层分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、
表示层、应用层。OSI模型在逻辑上可分为两个部分：低层的1至3层关注的是原始数据的传输；高层的4至7层关注的是网络下的应用程序。 我们可以用一个形象一些的例子对数据包的概念加以说明：我们在邮局邮寄产品时，虽然产品本身带有自己的包装盒，但是在邮寄的[1]时候只用产品原包装盒来包装显然是不行的。必须把内装产品的包装盒放到一个邮局指定的专用纸箱里，这样才能够邮寄。这里，产品包装盒相当于数据包，里面放着的产品相当于可用的数据，而专用纸箱就相当于帧，且一个帧中只有一个数据包。 “包”听起来非常抽象，那么是不是不可见的呢？通过一定技术手段，是可以感知到数据包的存在的。比如在Windows 2000 Server中，把鼠标移动到任务栏右下角的网卡图标上(网卡需要接好双绞线、连入网络)，就可以看到“发送：××包，收到：××包”的提示。通过数据包捕获软件，也可以将数据包捕获并加以分析。 就是用数据包捕获软件Iris捕获到的数据包的界面图，在此，大家可以很清楚地看到捕获到的数据包的MAC地址、IP地址、协议类型端口号等细节。通过分析这些数据，网管员就可以知道网络中到底有什么样的数据包在活动了。 附： 数据包的结构 数据包的结构非常复杂，不是三言两语能够说清的，在这里主要了解一下它的关键构成就可以了，这对于理解TCP/IP协议的通信原理是非常重要的。数据包主要由“目的IP地址”、“源IP地址”、“净载数据”等部分构成。 数据包的结构与我们平常写信非常类似，目的IP地址是说明这个数据包是要发给谁的，相当于收信人地址；源IP地址是说明这个数据包是发自哪里的，相当于发信人地址；而净载数据相当于信件的内容。 正是因为数据包具有这样的结构，安装了TCP/IP协议的计算机之间才能相互通信。我们在使用基于TCP/IP协议的网络时，网络中其实传递的就是数据包。理解数据包，对于网络管理的网络安全具有至关重要的意义。
[编辑本段] 运用
简单的说，你上网打开网页，这个简单的动作，就是你先发送数据包给网站，它接收到了之后，根据你发送的数据包的IP地址，返回给你网页的数据包，也就是说，网页的浏览，实际上就是数据包的交换。
1、数据链路层对数据帧的长度都有一个，也就是链路层所能承受的最大数据长度，这个值
称为最大传输单元，即MTU。以以太网为例，这个值通常是1500字节。 2、对于IP数据包来讲，也有一个长度，在IP包头中，以16位来描述IP包的长度，也就是说，
一个IP包，最长可能是65535字节。
3、结合以上两个概念，第一个重要的结论就出来了，如果IP包的大小，超过了MTU值，那么就需要
分片，也就是把一个IP包分为多个，这个概念非常容易理解，一个载重5T的卡车，要拉10T的货，它 当然就得分几次来拉了。
4、IP分片是很多资料常讲的内容，但是我倒是觉得分不分片其实不重要，重要的是另一个东西。一个
数据包穿过一个大的网络，它其间会穿过多个网络，每个网络的MTU值是不同的。我们可以设想，如果
接受/发送端都是以太网，它们的MTU都是1500，我们假设发送的时候，数据包会以1500来封装，然而，
不幸的是，传输中有一段X.25网，它的MTU是576，这会发生什么呢？我想，这个才是我们所关心的。
当然，结论是显而易见的，这个数据包会被再次分片，咱开始用火车拉，到了半路，不通火车，只通汽车，
那一车货会被分为很多车……仅此而已，更重要的是，这种情况下，如果IP包被设置了“不允许分片标志”，那
会发生些什么呢？对，数据包将被丢弃，然事收到一份ICMP不可达差错，告诉你，需要分片！
这个网络中最小的MTU值，被称为路径MTU，我们应该有一种有效的手段，来发现这个值，最笨的方法或许是先
用traceroute查看所有节点，然后一个个ping……
5、到了传输层，也会有一个最大值的，当然，对于只管发，其它都不管的UDP来说，不再我们讨论之列。这里
说的是TCP协议。说到大小，或许会让人想到TCP著名的滑动窗口的窗口大小，它跟收发两端的缓存有关，这里讨论
的是传输的最大数据包大小，所以，它也不在讨论之列。
TCP的选项字段中，有一个最大报文段长度（MSS），表示了TCP传往另一端的最大数据的长度，当一个连接立时，连接
的双方都要通告各自的MSS，也就是说，它说是与TCP的SYN标志在一起的。当然，对于传输来讲，总是希望MSS越大越好，
现在超载这么严重，谁家不希望多拉点货……但是，MSS总是有个的，也就是MTU-IP头长度-TCP头长度，对于以太网来讲
它通常是1500-20-20=1460，虽然总是希望它能很大(如1460)，但是大多数BSD实现，它都是512的倍数，如1024……
6、回到分片上来，例如，在Win2000下执行如下命令： \"ping 192.168.0.1 -l 1473
按刚才的说法，1473+20(ip头)+8(icmp头)=1501，则好大于1500，它会被分片，但是，我们关心的是：
[编辑本段] 其他信息
这个数据包会被怎么样分法？
可以猜想，第一个包是
以太头+IP头+ICMP头+1427的数据； 那第二个分片包呢？ 它可以是：
以太头+IP头+ICMP头+1个字节的数据 或者是：
以太头+IP头+1个字节的数据\"(引号内的内容可否在进步不详细阐述，对于1473的数据如何被分为1427和1不是很清楚2010.01.15 13：50)
也就是省去ICMP头的封装，当然，IP头是不可以省的，否则怎么传输了…… 事实上，TCP/IP协议采用的是后一种封装方式，这样，一次可以节约8个字节的空间。IP包头中，用了三个标志来描述一个分片包：
1、分片标志：如果一个包被分片了，被置于1，最后一个分片除外；——这样，对于接收端来讲，可以根据这个标志位做为重组的重 要依据之一；
2、分片偏移标志：光有一个标志位说明“自己是不是分片包”是不够的，偏移标志位说明了自己这个分片拉于原始数据报的什么位置， 很明显，这两个标志一结合，就很容易重组分片包了。
3、不允许分片标志：如果数据包强行设置了这个标志，那么在应该分片的时候，…… err，刚才已经说过了。
