串口通訊―通信協(xié)議

數據透明的實(shí)現：面向字符的同步協(xié)議，不象異步起止協(xié)議那樣，需要在每個(gè)字符前后附加起始和停止位，因此，傳輸效率提高了。同時(shí)，由于采用了一些傳輸控制字，故增強了通信控制能力和校驗功能。但也存在一些問(wèn)題，例如，如何區別數據字符代碼和特定字符代碼的問(wèn)題，因為在數據塊中完全有可能出現與特定字符代碼相同的數據字符，這就會(huì )發(fā)生誤解。比如正文有個(gè)與文終字符ETX的代碼相同的數據字符，接收端就不會(huì )把它當作為普通數據處理，而誤認為是正文結束，因而產(chǎn)生差錯。因此，協(xié)議應具有將特定字符作為普通數據處理的能力，這種能力叫做“數據透明”。為此，協(xié)議中設置了轉移字符DLE(Data Link Escape)。當把一個(gè)特定字符看成數據時(shí)，在它前面要加一個(gè)DLE，這樣接收器收到一個(gè)DLE就可預知下一個(gè)字符是數據字符，而不會(huì )把它當作控制字符來(lái)處理了。DLE本身也是特定字符，當它出現在數據塊中時(shí)，也要在它前面加上另一個(gè)DLE。這種方法叫字符填充。字符填充實(shí)現起來(lái)相當麻煩，且依賴(lài)于字符的編碼。正是由于以上的缺點(diǎn)，故又產(chǎn)生了新的面向比特的同步協(xié)議。

（3）面向比特的同步協(xié)議

特點(diǎn)與格式：面向比特的協(xié)議中最具有代表性的是IBM的同步數據鏈路控制規程SDLC（Synchronous Data Link Control),國際標準化組織ISO(International Standard Organization）的高級數據鏈路控制規程HDLC（High Level Data link Control),美國國家標準協(xié)會(huì )(Americal National Standard Institute)的先進(jìn)數據通信規程ADCCP(Advanced Data Communication Control Procedure)。這些協(xié)議的特點(diǎn)是所傳輸的一幀數據可以是任意位，而且它是靠約定的位組合模式，而不是靠特定字符來(lái)標志幀的開(kāi)始和結束，故稱(chēng)“面向比特”的協(xié)議。這中協(xié)議的一般幀格式如圖5所示：

圖5

幀信息的分段：由圖5可見(jiàn)，SDLC/HDLC的一幀信息包括以下幾個(gè)場(chǎng)(Filed），所有場(chǎng)都是從有效位開(kāi)始傳送。

（1） SDLC/HDLC標志字符：SDLC/HDLC協(xié)議規定，所有信息傳輸必須以一個(gè)標志字符開(kāi)始，且以同一個(gè)字符結束。這個(gè)標志字符是　 01111110，稱(chēng)標志場(chǎng)(F)。從開(kāi)始標志到結束標志之間構成一個(gè)完整的信息單位，稱(chēng)為一幀(Frame)。所有的信息是以幀的形傳輸的，而標志字符提供了每一幀的邊界。接收端可以通過(guò)搜索“01111110”來(lái)探知幀的開(kāi)頭和結束，以此建立幀同步。

（2）地址場(chǎng)和控制場(chǎng)：在標志場(chǎng)之后，可以有一個(gè)地址場(chǎng)A(Address）和一個(gè)控制場(chǎng)C(Control)。地址場(chǎng)用來(lái)規定與之通信的次站的地址?？刂茍?chǎng)可規定若干個(gè)命令。SDLC規定A場(chǎng)和C場(chǎng)的寬度為8位或16位。接收方必須檢查每個(gè)地址字節的第一位，如果為“0”，則后面跟著(zhù)另一個(gè)地址字節；若為 “1”，則該字節就是最后一個(gè)地址字節。同理，如果控制場(chǎng)第一個(gè)字節的第一位為為“0”，則還有第二個(gè)控制場(chǎng)字節，否則就只有一個(gè)字節。

（3）信息場(chǎng)：跟在控制場(chǎng)之后的是信息場(chǎng)I(Information)。I場(chǎng)包含有要傳送的數據，并不是每一幀都必須有信息場(chǎng)。即數據場(chǎng)可以為0，當它為0時(shí)，則這一幀主要是控制命令。

（4）幀校驗信息：緊跟在信息場(chǎng)之后的是兩字節的爭校驗，幀校驗場(chǎng)稱(chēng)為FC(Frame Check)場(chǎng)或稱(chēng)為幀校驗序列FCS(Frame check Squence)。SDLC/HDLC均采用16位循環(huán)冗余校驗碼CRC（Cyclic Redundancy Code)。除了標志場(chǎng)和自動(dòng)插入的“0”以外，所有的信息都參加CRC計算。

實(shí)際應用時(shí)的兩個(gè)技術(shù)問(wèn)題：

（1） “0”位插入/刪除：如上所述，SDLC/HDLC協(xié)議規定以01111110為標志字節，但在信息場(chǎng)中也完全有可能有同一種模式的字符，為了把它與標志區分開(kāi)來(lái)，所以采取了“0”位插入和刪除技術(shù)。具體作法是發(fā)送端在發(fā)送所有信息（除標志字節外）時(shí)，只要遇到連續5個(gè)“1”，就自動(dòng)插入一個(gè)“0”，當接收端在接收數據時(shí)（除標志字節）如果連續收到5個(gè)“1”，就自動(dòng)將其后的一個(gè)“0”刪除是，以恢復信息的原有形式。這種“0”位的插入和刪除過(guò)程是由硬件自動(dòng)完成的。

（2） SDLC/HDLC異常結束：若在發(fā)送過(guò)程中出現錯誤，則SDLC/HDLC協(xié)議常用異常結束(Abort)字符，或稱(chēng)為失效序列使本幀作廢。在HDLC 規程中，7個(gè)連續的“1”被作為失效字符，而在SDLC中失效字符是8個(gè)連續的“1”。當然在試銷(xiāo)序列中不使用“0”位插入/刪除技術(shù)。 SDLC/HDLC協(xié)議規定，在一幀之內不允許出現數據間隔。在兩幀之間，發(fā)送器可以連續輸出標志字符序列，也可以輸出連續的高電平，它被稱(chēng)為空閑（Idle）信號。