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通信協(xié)議介紹  

眾所周知通信協(xié)議就是一種數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議規(guī)范，從軟硬件層面可以分為硬件層通信協(xié)議和軟件層通信協(xié)議。為了更加形象的理解軟硬件層面的通信協(xié)議，我們將通信比作交通，通信的硬件層協(xié)議比作各國的公路標(biāo)準(zhǔn)，各國的公路標(biāo)準(zhǔn)類似于不同的硬件層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；通信的軟件層協(xié)議比作各國的交通規(guī)則，各國的交通規(guī)則類似于不同的軟件層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。    

圖1生動(dòng)的對上述描述進(jìn)行了解釋。     

1. 解決邏輯傳輸?shù)姆绞?/span>  

利用設(shè)備1向設(shè)備2傳輸0xA3(1010 0011)這樣一組數(shù)據(jù)，從硬件層面將1010 0011這組數(shù)據(jù)定義為1為高電平，0為低電平，我們就可以通過改變傳輸線電平的高低實(shí)現(xiàn)這組數(shù)據(jù)的順利傳輸。  

為了對這種硬件層面的數(shù)據(jù)傳輸形式進(jìn)行規(guī)范定義便有了硬件通信接口協(xié)議，入RS-232、RS-485、CAN總線等。   

下節(jié)講解的MODBUS通信協(xié)議是基于RS-485信號(hào)傳輸方式，以MCU作為信號(hào)發(fā)送設(shè)備，MCU的GPIO引腳輸出的是TTL電平（設(shè)邏輯0：0V；邏輯1：5V），RS-485硬件協(xié)議則是將其TTL電平轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)，通過通訊轉(zhuǎn)換器將一個(gè)GPIO引腳的TTL電平轉(zhuǎn)變成兩根根線上的信號(hào)A/B，也稱之為差分信號(hào)。當(dāng)TTL電平為0時(shí)，使得VB>VA，當(dāng)TTL電平為1時(shí)，使得VB<VA。 

RS-485通信為半雙工通信，意思是MCU1和MCU2可以互相發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，但有一點(diǎn)應(yīng)注意，由于RS-485只有一對差分信號(hào)線A/B故對于MCU1來說發(fā)送和接受數(shù)據(jù)不能同時(shí)進(jìn)行。故在MCU1要順利實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)則需要在軟件層面上指定通信協(xié)議。      

2. 解決邏輯傳輸目的  

2.1主從通信模式

(1) 為實(shí)現(xiàn)半雙工通信需要引入主從通信模式這個(gè)概念，即指定通信雙方一方為主機(jī)，其余為從機(jī)；  

(2) 規(guī)定系統(tǒng)中所有從機(jī)不可主動(dòng)把數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)；  

(3) 系統(tǒng)中主機(jī)和所有從機(jī)上電后都處于接收狀態(tài)；  

(4) 任何一次的數(shù)據(jù)交換都由主機(jī)發(fā)起。    

2.2主機(jī)查詢從機(jī)  

對于主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)控制從機(jī)或主機(jī)查詢從機(jī)返回的數(shù)據(jù)都應(yīng)由主機(jī)發(fā)起。  

當(dāng)主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)控制從機(jī)時(shí)，主機(jī)應(yīng)當(dāng)處于發(fā)送狀態(tài)；當(dāng)主機(jī)查詢從機(jī)返回的數(shù)據(jù)，首先應(yīng)按照預(yù)先約定的格式發(fā)送一組尋址數(shù)據(jù)幀。  

總結(jié)來說主機(jī)找從機(jī)第一個(gè)目的是向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，第二個(gè)目的是主機(jī)找到從及后將從機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)。  

即在硬件通信層確保數(shù)據(jù)能夠傳輸和接收的前提下，再利用軟件層來約束傳輸?shù)臄?shù)據(jù)形式和傳輸規(guī)則。  

最簡單的一種主機(jī)控制從機(jī)可以見圖4，但這種隨意的約定格式通用適配性差，因此需要一款統(tǒng)用的軟件層通信協(xié)議來對所需功能進(jìn)行規(guī)定。

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