关于串口格式与报文格式

《串口硬件分类》中已经说明了几种串口的类型,并在《串口通信协议》中说明了几种串口协议形式,这里就常用的串口协议进一步做一个说明。

工业上我们最常见的MODBUS RTU/ASCII通信协议是一种典型的起止型异步协议。之前在《串口通信协议》中已经解释过,起止型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。

这里需要强调的就是对于起止型通信协议,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,或一位半,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。

这段话可能讲的有点理论了,对于我们工作中所常见的一个情况就是选择一个串口的校验位、数据位与停止位(这里没有起始位,因为起始位一般是默认的)。

对应到一个如上图的具体通信格式上,就是8个数据位,无校验位➕一位停止位。也就是我们说的8N1通信格式。当然,这里也会用到奇偶校验的变化,如西门子V90在使用串口通信控制时便要求为8O1(8位数据,偶校验,1位停止)。

不考虑串口的传输线数量,单以一根线来理解,即每传输(扫描)一个位,信号线上便给出一个(高或低)电平,即0或1。对于一个8N1格式的传输,每一次传输周期电平将扫描1起始位+8数据位+1停止位共10次电平变化,而扫描的频率就是串口的波特率。因此,虽然理论上说起止型协议依托于起止信号来判断数据的开始和结束,数据间没有固定的时间间隔要求,但在实际应用的过程中,对于一个既定的串口协议,通信站之间还是要保持相同的收发波特率的,否则扫描口将会对同样的电平变化做出可能完全不同的解读而导致通信失败。

综上,串口数据格式存在的意义是限定了串口传输数据的时间间隔、每次传输的数据量以及传输的起始和结束。它解决了“怎么传”的问题。

而串口通信报文,则是定义“传什么”的问题。

一个典型的modbus报文格式如下:

设备地址(8位)➕功能码(8位)➕起始操作地址(16位)➕操作数量(16位)➕CRC(16位)

我在工作中遇到一个比较多的就是关于数据格式与报文的概念混淆。如上述的一串格式报文,曾经被误解为与8N1的数据格式相矛盾,因为很明显,它完全就超出了我们所说的8位数据或10位数据的格式,那么怎么来解释这个问题呢?

澄清一个概念,数据格式中的8位,指的是8bit而不是8byte,对于上述modbus,当采取8N1格式通信时,串口将会以1byte(8位)为单位对报文进行包装并传输。比如最开始,串口芯片或发射端会将8位设备地址提出,然后对这个字节进行包装(加1位起始码,加1位停止码),形成一个10位的数据包,并将数据发送出去,然后继续提取功能码,进行同样的包装发送,以此类推,直至所有数据发送完毕。

因此,报文指的是数据字符,而数据格式,只是表明如何来包装这个数据字符。而我们通过各种软件所看到的,是经过计算机串口处理的数据,因而无法看到起始码停止码一类的信号,而仅有我们所需要的数据。

由此还可以推导出串口通信的效率。依旧以8N1格式来说,每个数据包的长度为10位,若选择波特率为9600,即每秒传输9600个位信号,那么8N1数据格式每传输1个数据包所需要的时间10/9600约为1ms,对于一串MODBUS典型报文,需要8个字节(根据指令决定),故信号发出时间为8ms。modbus规定从站必须在指定时间内反馈相应的数据方可认为通信成功,因而需要再加回报时间,如只操作一个字节,那么往返数据时间应该在20ms左右,根据操作的数据量通信时间会相应的加长。

因此,还可以了解到的是在多站轮询时需要根据数据量进行一次核算,若对实时性要求较高,则要考虑进行主站的独立处理。

经验之谈,欢迎指正。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 160,165评论 4 364
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,720评论 1 298
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 109,849评论 0 244
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 44,245评论 0 213
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,596评论 3 288
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,747评论 1 222
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,977评论 2 315
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,708评论 0 204
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,448评论 1 246
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,657评论 2 249
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,141评论 1 261
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,493评论 3 258
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,153评论 3 238
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,108评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,890评论 0 198
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,799评论 2 277
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,685评论 2 272

推荐阅读更多精彩内容

  • 这里并不对串口的编程作讲解,主要是从应用的角度去讲一讲。因为更多的时候,都是产品做好了,比如触摸屏需要和控制器,P...
    我是嘻哈大哥阅读 3,865评论 1 9
  • 概述 Modbus协议最初由Modicon公司开发出来,在1979年末该公司成为施耐德自动化部门的一部分,现在Mo...
    得奕阅读 1,854评论 1 0
  • 一、Modbus 协议简介 ModBus网络是一个工业通信系统,由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或...
    漠漠彡阅读 84,922评论 2 20
  • 一 、Android与串口设备通信的四种方案 直接用SDK的BluetoothSocket类来进行蓝牙通信,外部设...
    百萧儒生阅读 5,233评论 0 4
  • 前阵子有个姑娘加我微信,说是在知乎上看到我,想和我倾诉她的感情故事。 我当时和朋友在酒吧喝酒,但是姑娘讲话很有礼貌...
    呐平阅读 308评论 0 1