异步串行通信的帧格式(异步串行通信的帧格式包括)

1. 基本原理

异步串行通信是指通信双方以一个字符(包括特定附加位)作为数据传输单位且发送方传送字符的间隔时间不一定,具有不规则数据段传送特性的串行数据传输。

异步通信数据帧的第一位是开始位,在通信线上没有数据传送时处于逻辑\’1\’状态。当发送设备要发送一个字符数据时,首先发出一个逻辑“0”信号,这个逻辑低电平就是起始位。起始位通过通信线传向接收设备,当接收设备检测到这个逻辑低电平后,就开始准备接收数据位信号。因此,起始位所起的作用就是表示字符传送开始。

当接收设备收到起始位后,紧接着就会收到数据位。数据位的个数可以是5,6,7或8位的数据。在字符数据传送过程中,数据位从最低位开始传输。数据发送完之后,可以发送奇偶校验位。奇偶校验位用于有限差错检测,通信双方在通信时需约定一致的奇偶校验方式。就数据传送而言,奇偶校验位是冗余位,但它表示数据的一种性质,这种性质用于检错,虽有限但很容易实现。在奇偶位或数据位之后发送的是停止位,可以是1位、1.5位或2位,停止位一直为逻辑\’1\’状态。停止位是一个字符数据的结束标志。

在异步通信中,字符数据以图所示的格式一个一个地传送。在发送间隙,即空闲时,通信线路总是处于逻辑“1”状态,每个字符数据的传送均以逻辑“0”开始。

2. 通信协议

通信协议是指通信双方对数据传送控制的一种约定。通信双方必须遵守。通信协议应该包含两部分内容:一是硬件协议,即是接口协议;二是软件协议,即通信协议。

3. 串行通信数据接口标准

最常用的是RS-232和RS-485串行接口标准。当通信双方需要进行数据通信时,必须有统一的通信数据接口标准。如果不一样,需要转换。例如三菱FX2N 通信接口是RS-422接口标准,而FR-E500变频器是RS-485接口标准。两者通信,PLC需要添加FX2N-485-BD通信板,这样就将RS-422转换为RS-485接口标准。

4. 通信格式

需要解决问题:

a. 如何通知传送数据到了;

b. 接受方如何知道一个字符串发送完毕,要区分上一个字符串与下一个字符串;

c. 接受方接受到字符串后如何知道这个字串有没有错。

解决的方式有起止式异步传送。

异步串行通信的帧格式(异步串行通信的字符帧格式中位于开头的是)异步串行通信的帧格式(异步串行通信的字符帧格式中位于开头的是)

起止式异步协议的特点是一个字符一个字符传输,并且传送一个字符总是以起始位开始,以停止位结束,字符之间没有固定的时间间隔要求。其格式如图3 所示。每一个字符的前面都有一位起始位(低电平,逻辑值0),字符本身有5~7位数据位组成,接着字符后面是一位校验位(也可以没有校验位),最后是一位,或意味半,或二位停止位,停止位后面是不定长度的空闲位。停止位和空闲位都规定为高电平(逻辑值),这样就保证起始位开始处一定有一个下跳沿。从图中可以看出,这种格式是靠起始位和停止位来实现字符的界定或同步的,故称为起始式协议。

起/止位的作用:起始位实际上是作为联络信号附加进来的,当它变为低电平时,告诉收方传送开始。它的到来,表示下面接着是数据位来了,要准备接收。而停止位标志一个字符的结束,它的出现,表示一个字符传送完毕。这样就为通信双方提供了何时开始收发,何时结束的标志。传送开始前,发收双方把所采用的起止式格式(包括字符的数据 位长度,停止位位数,有无校验位以及是奇校验还是偶校验等)和数据传输速率作统一规定。传送开始后,接收设备不断地检测传输线,看是否有起始位到来。当收 到一系列的“1”(停止位或空闲位)之后,检测到一个下跳沿,说明起始位出现,起始位经确认后,就开始接收所规定 的数据位和奇偶校验位以及停止位。经过处理将停止位去掉,把数据位拼装成一个并行字节,并且经校验后,无奇偶错才算正确的接收一个字符。一个字符接收完毕,接收设备有继续测试传输线,监视“0”电平的到来和下一个字符的开始,直到全部数据传送完毕。

由上述工作过程可看到,异步通信是按字符传输的,每传输一个字符,就用起始位来通知收方,以此来重新核对收发双方同步。若接收设备和发送设备两者的时钟频率 略有偏差,这也不会因偏差的累积而导致错位,加之字符之间的空闲位也为这种偏差提供一种缓冲,所以异步串行通信的可靠性高。但由于要在每个字符的前后加上 起始位和停止位这样一些附加位,使得传输效率变低了,只有约80%。因此,起止协议一般用在数据速率较慢的场合(小于19.2kbit/s)。在高速传送时,一般要采用同步协议。

5. 通信数据格式(报文格式)

把一个一个的字符串组织在一起,形成了一个字符串,这个由多个字符串组成的数据信息就是通信控制的具体内容,称为一帧信息。设计一个能够控制出错的数据信息帧结构是通信协议的主要内容。

在PLC与变频器等智能设备中,其数据帧结构基本上是根据HDLC(高级数据链路控制)信息帧设计的。HDLC的完整的帧由标志字段(F)、地址字段(A)、控制字段(C)、信息字段(I)、帧校验序列字段(FCS)等组成。

HDLC的数据信息帧结构:

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