单片机通信协议处理解析
单片机与外部设备的通信协议解读与应用实践
单片机与外部设备的通信协议解读与应用实践单片机是指在一个芯片上集成了中央处理器、存储器、输入输出设备和通信设备等功能的微型计算机系统。
它广泛应用于各种电子设备和嵌入式系统中，实现对外部设备的控制和数据传输。
为了实现单片机与外部设备之间的通信，需要采用一种通信协议，以确保数据的可靠传输和正确解析。
本文将对常见的单片机通信协议进行解读，并结合实例进行应用实践。
一、串行通信协议串行通信协议是一种将数据位逐位地传输的通信方式，常见的串行通信协议包括UART、SPI和I2C等。
1. UART（通用异步收发传输）UART是一种通用的异步串行通信协议，用于单片机与外部设备之间的数据传输。
UART使用起始位、数据位、校验位和停止位来组成一个完整的数据帧。
通过波特率的设置，可以实现不同的数据传输速率。
UART通信协议简单易用，广泛应用于各类串行设备间的通信。
2. SPI（串行外设接口）SPI是一种同步串行通信协议，用于连接单片机与外部设备，例如存储器、传感器等。
SPI协议使用一个主设备和一个或多个从设备之间的全双工通信方式。
通信过程中，主设备通过时钟信号控制数据的传输，从设备通过选择信号确定通信目标。
SPI通信速度较快，适用于对速度要求较高的应用场景。
3. I2C（串行外设接口）I2C是一种双线制串行通信协议，用于各种设备间的通信，例如传感器、显示器等。
I2C通信协议使用两根总线线路：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。
通过主设备发出的时钟信号控制数据的传输。
I2C协议具有多设备共享同一条总线的特点，适用于多个设备之间交互数据的场景。
二、并行通信协议并行通信协议是一种同时传输多个数据位的通信方式，常见的并行通信协议有8位并行、16位并行和32位并行等。
并行通信协议在数据传输速度上具有明显优势，但在布线和硬件接口上相对复杂，因此一般适用于短距离和高速数据传输的场景。
三、无线通信协议随着无线通信技术的发展，越来越多的单片机应用采用无线通信协议与外部设备进行数据传输。
单片机的通信接口及通信协议概述
单片机的通信接口及通信协议概述随着科技的快速发展，单片机已经成为许多电子产品的核心部分。
而单片机的通信接口及通信协议则扮演着连接与控制外围设备的重要纽带。
本文将对单片机的通信接口及通信协议进行概述，帮助读者了解单片机通信的基本原理与应用。
一、串行通信接口串行通信接口是单片机与外部设备进行数据传输的一种常用方式。
它通过将数据一位一位地顺序传送，使得通信过程更加可靠。
常见的串行通信接口有UART、SPI和I2C。
1. UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发器）：UART是一种最基本的串行通信接口，实现简单，广泛应用于单片机的串口通信。
UART通过将数据以异步的方式进行传输，即发送端和接收端的时钟不同步，可以实现双向通信。
2. SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围接口）：SPI是一种同步的串行通信接口，适用于单片机与外部设备之间的高速数据传输。
SPI通信主要通过四根线进行，分别是时钟线、数据输入线、数据输出线和片选线。
SPI可以支持单主单从、单主多从和多主多从的通信方式。
3. I2C（Inter-Integrated Circuit，集成电路互连）：I2C是一种双线制的串行通信接口，适用于单片机与多个外部设备之间进行数据传输。
I2C接口通常有两根线，即串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。
I2C采用主从模式，其中主机由单片机担任，从机可以是各种外围设备。
二、并行通信接口并行通信接口是一种同时传输多个位的通信方式，可以实现更高的数据传输速率。
常见的并行通信接口有GPIO（General PurposeInput/Output，通用输入输出）、外部总线接口等。
1. GPIO：GPIO是单片机通用的输入输出引脚，可以用来与外部设备进行并行通信。
通过对GPIO引脚的电平控制，单片机可以进行数据的输入和输出。
单片机串口通信协议
单片机串口通信协议1. 引言单片机串口通信是一种常见的数据通信方式，它允许单片机与其他外部设备进行通信。
串口通信协议定义了数据传输的格式、波特率等参数，确保通信的稳定和可靠性。
本文将介绍单片机串口通信协议的基本原理和常用协议。
2. 串口通信基础串口通信是通过串行数据传输来实现的。
其中，UART（通用异步收发传输器）是实现串口通信的重要组件。
UART将并行数据转换为串行数据，并通过串口进行传输。
在单片机中，常用的串口通信引脚是TX（发送）和RX（接收）。
3. 串口通信协议串口通信协议定义了数据传输时各个数据包的格式和规则。
常见的串口通信协议有以下几种：3.1. RS-232RS-232是最早出现的串口通信协议之一。
它定义了数据传输的电气特性和信号级别。
RS-232使用9个引脚进行数据传输，包括发送和接收数据线、数据控制线等。
该协议具有较长的最大传输距离和可靠性，但通信速率相对较慢。
3.2. RS-485RS-485是一种多点通信的串口协议。
相比于RS-232，RS-485支持多个设备之间的通信。
它使用不同的信号级别和电气特性，可实现更远的传输距离和更高的通信速率。
RS-485通信中设备分为主设备和从设备，主设备负责控制通信流程。
3.3. SPISPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串口通信协议，常用于单片机与外部设备之间的通信。
SPI使用四条引脚进行通信，包括时钟线、数据线、主设备输出从设备输入线和主设备输入从设备输出线。
SPI通信速率较快，适用于高速数据传输。
3.4. I2CI2C（Inter-Integrated Circuit）是一种多主从通信的串口协议。
I2C使用两条引脚进行通信，包括时钟线和数据线。
在I2C总线上，可以连接多个设备，实现多个设备之间的通信和数据交换。
I2C通信速率较慢，但具有较简单的硬件设计和较低的功耗。
4. 协议选择和配置选择合适的串口通信协议需要考虑通信距离、通信速率、设备数量等因素。
单片机中的IC通信协议详解
单片机中的IC通信协议详解单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器、存储器和输入输出端口等功能于一体的微型计算机，广泛应用于各种电子设备中。
在单片机系统中，IC通信协议起着至关重要的作用，它能够实现单片机与其他外部设备之间的数据交换和通信。
本文将对单片机中常见的IC 通信协议进行详细解析，包括I2C、SPI和UART。
一、I2C通信协议I2C（Inter-Integrated Circuit）通信协议是由飞利浦公司开发的一种串行通信协议，主要用于芯片之间的通信。
I2C通信协议采用双线制，包括两根信号线：时钟线（SCL）和数据线（SDA）。
其中，时钟线由主设备负责产生，用于同步数据的传输；数据线用于传输数据。
I2C通信协议的基本工作流程如下：1. 主设备产生起始信号，并发出一个从设备地址和读写控制位；2. 主设备发出要传输的数据或者接收数据的请求；3. 从设备根据控制位的不同，进行相应的数据传输或接收；4. 数据传输完成后，主设备产生停止信号，结束本次通信。
I2C通信协议具有以下特点：1. 双线制结构，有效节省了引脚资源；2. 可以连接多个从设备，通过地址位进行选择；3. 传输速率较慢，适合短距离、低速率的数据传输。
二、SPI通信协议SPI（Serial Peripheral Interface）通信协议是一种全双工、同步、串行的通信协议，用于在微控制器和外围设备之间进行通信。
SPI通信协议包括四根信号线：时钟线（SCK）、主设备输出从设备输入线（MOSI）、主设备输入从设备输出线（MISO）和片选线（SS）。
SPI通信协议的基本工作流程如下：1. 主设备选择从设备，并产生起始信号；2. 主设备通过时钟线发送数据，从设备通过MISO线接收数据；3. 主设备和从设备在时钟的上升或下降沿，进行数据的传输；4. 数据传输完成后，主设备产生停止信号，结束本次通信。
SPI通信协议具有以下特点：1. 支持高速数据传输，适合数据量较大的场景；2. 可以连接多个从设备，通过片选线进行选择；3. 通信时序灵活可调，支持不同频率和模式的设定。
PIC18单片机的CANopen通信协议解析
PIC18单片机的CANoperi!信协议摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容（OTAC）连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。
仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1〜26 MHz阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0. 5 dB，采用1. 8 V电源，TSMC 0 18卩m CMO工艺库仿真，功耗小于21 mV，频响曲线接近理想状态。
关键词：Butte 引言CAN总线由于具有实时性和可靠性高、组网成本低等优点，近年来在汽车工业、楼宇自动化、工厂自动化、机器人控制等领域得到广泛应用。
CANopen 协议不仅定义了通信规范，而且为可编程系统、不同器件、接口等设备应用子协议定义了大量的行规。
遵循CANoper协议开发出的设备能实现不同生产厂家的产品间的互操作。
要掌握CANoper协议，重点是对对象字典和设备模型的理解以及对4类通信对象的掌握。
本文先对CANoper协议进行削析，再重点介绍在PIC18F458 单片机上开发基于CANoper协议的节点，最后通过温度测控系统实验验证了系统信息传递的可靠性、准确性和实时性。
1CANope n通信协议简介CANopen协议是CiA协会基于CAN总线定义的应用层协议之一，在各种控制系统中得到了广泛应用。
它以CAN芯片为硬件基础，有效利用CAN芯片所提供的简单通信功能来满足工业控制网络的复杂应用层协议要求。
CANoper网络是主从站（Master —Slave）结构，系统的运行由主站控制，主站可以对127个从设备进行控制，不同设备通过CAN总线进行连接组网。
图1为CANoper设备模型。
CANoperffi信协议接口用于提供在总线上收发通信对象的服务，不同CANoper设备间的通信都是通过交换通信对象来完成的。
CANoper协议中定义了4种通信对象（通信模式），用于对不同作用的信息进行处理：NMT寸象（网络管理对象）、SDO寸象（服务数据对象）、PDO寸象（过程数据对象）、特殊功能对象。
单片机中通信协议的定义与解析
单片机中的通信协议是指在单片机之间进行数据传输时所遵循的规则和标准。
它规定了数据传输的格式、传输的方式、传输的速率、数据的校验方式等，以确保数据传输的准确性和可靠性。
下面将对通信协议的定义和解析进行介绍。
定义：通信协议是单片机之间进行数据传输时所遵循的规则和标准，它规定了数据传输的格式、传输的方式、传输的速率、数据的校验方式等。
通信协议通常包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等层次。
解析：1. 物理层：物理层是通信协议的最底层，它规定了数据传输的硬件接口和传输介质，如串口、USB、以太网等。
物理层规定了信号的电平、传输速率、信号的编码方式等，以确保数据能够正确地传输。
2. 数据链路层：数据链路层负责将物理层传输的数据进行打包和拆包，并处理错误检测和流量控制等问题。
它通常使用MAC地址来标识设备，并通过帧的方式来传输数据。
3. 网络层：网络层负责将不同的网络连接起来，并处理路由、寻址和数据包转发等问题。
它通常使用IP地址来标识设备，并通过IP数据包的方式来传输数据。
4. 传输层：传输层负责建立、维护和拆除传输连接，并处理数据传输的可靠性问题。
它通常使用TCP或UDP协议来传输数据，并通过数据流或报文的方式来传输数据。
5. 应用层：应用层是通信协议的最上层，它负责处理具体的业务逻辑和数据交换问题。
它通常使用特定的协议来传输数据，如MQTT、HTTP、蓝牙等。
在单片机之间的通信中，常用的通信协议有串口通信协议、USB通信协议、网络通信协议等。
其中，串口通信协议是最常用的通信协议之一，它通过串行通信的方式将数据从一个单片机传输到另一个单片机。
USB通信协议则是一种高速、可靠的数据传输方式，通常用于需要大量数据的场景。
而网络通信协议则可用于将单片机连接到互联网，实现远程控制和数据交换。
总之，通信协议是单片机之间进行数据传输时所遵循的规则和标准，它规定了数据传输的格式、传输的方式、传输的速率、数据的校验方式等，以确保数据传输的准确性和可靠性。
单片机modbus协议解析
单片机modbus协议解析单片机(Modbus)是一种串行通信协议，常用于工业控制系统中的设备之间进行通信。
Modbus协议主要分为ModbusRTU(ASCII)和Modbus TCP两种传输方式。
Modbus RTU是一种二进制传输方式，常用于串口通信。
它的帧结构由固定长度的消息头、功能码、数据字段和校验字段组成。
消息头包含了从站地址和长度信息，功能码用于指定数据的读取或写入操作。
在单片机中解析Modbus RTU协议的过程如下：1. 接收数据：单片机通过串口接收外部设备发送的Modbus RTU数据帧。
2. 解析帧头：读取接收到的数据帧，并验证帧头是否正确，包括从站地址、功能码等。
3. 解析功能码：根据不同的功能码进行相应的操作，如读取或写入数据。
4. 解析数据字段：根据功能码指定的读取或写入操作，解析数据字段，获取所需的数据内容。
5. 处理数据：根据需要对接收到的数据进行相应的处理，如存储、计算等。
6. 生成响应：根据解析的数据结果生成响应数据帧，并通过串口发送给外部设备。
Modbus TCP是一种基于TCP/IP协议的传输方式，常用于以太网通信。
与Modbus RTU相比，Modbus TCP采用了IP地址和端口进行通信，数据传输更稳定可靠。
在单片机中解析Modbus TCP协议的过程如下：1. 接收数据：单片机通过以太网接收外部设备通过Modbus TCP协议发送的数据。
2. 解析协议头：读取接收到的数据，并验证协议头是否正确，包括事务标识符、协议标识符等。
3. 解析功能码：根据协议头中的功能码进行相应的操作，如读取或写入数据。
4. 解析数据字段：根据功能码指定的读取或写入操作，解析数据字段，获取所需的数据内容。
5. 处理数据：根据需要对接收到的数据进行相应的处理，如存储、计算等。
6. 生成响应：根据解析的数据结果生成响应数据，并通过以太网发送给外部设备。
总之，单片机解析Modbus协议需要对协议结构、帧头、功能码和数据字段进行解析，并根据需要对接收到的数据进行处理和生成响应。
单片机原理及接口技术中的通信协议与总线结构
单片机原理及接口技术中的通信协议与总线结构引言单片机（Microcontroller）是一种集成了处理器核心、存储器、输入输出设备和各种功能模块的完整的计算机系统。
它在嵌入式系统中起到控制和处理各种外设的作用。
通信协议和总线结构是单片机与外部设备之间进行数据传输和通信的重要组成部分。
本文将详细介绍单片机原理及接口技术中的通信协议与总线结构。
一、通信协议通信协议是指在通信过程中，通信双方约定的信息传输格式、数据传输速率、错误校验等规则的集合。
在单片机应用中，常见的通信协议有UART、SPI和I2C 等。
1. UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）UART是一种串行通信协议，它采用异步通信方式进行数据传输。
异步通信是指通信双方没有事先约定好同步时钟信号，而是通过起始位、数据位、停止位和校验位等来进行同步。
UART常用于单片机与外部设备（如计算机、传感器等）之间的数据传输。
在UART通信中，发送端将数据与起始位、停止位和校验位按照一定的规则组合成数据帧并传送给接收端。
接收端根据起始位、停止位和校验位来识别并接收数据。
UART通信简单、成本低廉，但数据传输速率相对较慢，一般用于中等速率的数据传输。
2. SPI（Serial Peripheral Interface）SPI是一种串行通信协议，它采用同步通信方式进行数据传输。
SPI通信中，主设备和从设备之间通过共享的时钟信号进行同步，主设备负责提供时钟信号和控制信号，从设备负责传输数据。
SPI通信采用全双工方式传输数据，可以同时进行数据的发送和接收。
SPI通信速率快，适用于高速数据传输。
SPI可以实现点对点通信，也可以通过片选信号实现多个从设备与一个主设备之间的通信。
3. I2C（Inter-Integrated Circuit）I2C是一种串行通信协议，它采用同步通信方式进行数据传输。
I2C通信协议由两根线组成，一根是时钟线（SCL），另一根是数据线（SDA）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
else if(state_machine == 1
以下给出具体的实例。在这个系统中,串口的命令非常简单。所有的协议全部在串口中断中进行。数据包的格式如下:
0x55, 0xAA, 0x7E, 0x12, 0xF0, 0x02, 0x23, 0x45, SUM, XOR, 0x0D
其中0x55, 0xAA, 0x7E为数据帧的帧头, 0x0D为帧尾, 0x12为设备的目的地址, 0xF0为源地址, 0x02为数据长度,后面接着两个数据0x23, 0x45,从目的地址开始结算累加、异或校验和,到数据的最后一位结束。
通信中的数据往往以数据包的形式进行传送的,我们把这样的一个数据包称作为一帧数据。类似于网络通信中的TCPIP协议一般,比较可靠的通信协议往往包含有以下几个组成部分:帧头、地址信息、数据类型、数据长度、数据块、校验码、帧尾。
帧头和帧尾用于数据包完整性的判别,通常选择一定长度的固定字节组成,要求是在整个数据链中判别数据包的误码率越低越好。减小固定字节数据的匹配机会,也就是说使帧头和帧尾的特征字节在整个数据链中能够匹配的机会最小。通常有两种做法,一、减小特征字节的匹配几率。二、增加特征字节的长度。通常选取第一种方法的情况是整个数据链路中的数据不具有随即性,数据可预测,可以通过人为选择帧头和帧尾的特征字来避开,从而减小特征字节的匹配几率。使用第二种方法的情况更加通用,适合于数据随即的场合。通过增加特征字节的长度减小匹配几率,虽然不能够完全的避免匹配的情况,但可以使匹配几率大大减小,如果碰到匹配的情况也可以由校验码来进行检测,因此这种情况在绝大多说情况下比较可靠。
CSerialPort是比较好用的串口类。它提供如下的串口操作方法:
void WriteToPort(CHAR* string, int len;
串口初始化成功后,调用此函数即可向串口发送数据。为了避免串口缓冲所带来的延时,可以开启串口的冲刷机制。3.下位机中的数据接收和协议解析
下位机接收数据也有两种方式,一、等待接收,处理器一直查询串口状态,来判断是否
单片机通信协议处理
现在大部分的仪器设备都要求能过通过上位机软件来操作,这样方便调试,利于操作。其中就涉及到通信的过程。在实际制作的几个设备中,笔者总结出了通信程序的通用写法,包括上位机端和下位机端等1.自定义数据通信协议
这里所说的数据协议是建立在物理层之上的通信数据包格式。所谓通信的物理层就是指我们通常所用到的RS232、RS485、红外、光纤、无线等等通信方式。在这个层面上,底层软件提供两个基本的操作函数:发送一个字节数据、接收一个字节数据。所有的数据协议全部建立在这两个操作方法之上。
地址信息主要用于多机通信中,通过地址信息的不同来识别不同的通信终端。在一对多的通信系统中,可以只包含目的地址信息。同时包含源地址和目的地址则适用于多对多的通信系统。
数据类型、数据长度和数据块是主要的数据部分。数据类型可以标识后面紧接着的是命令还是数据。数据长度用于指示有效数据的个数。
校验码则用来检验数据的完整性和正确性。通常对数据类型、数据长度和数据块三个部分进行相关的运算得到。最简单的做法可是对数据段作累加和,复杂的也可以对数据进行CRC运算等等,可以根据运算速度、容错度等要求来选取。
接收到数据。二、中断接收。两种方法的优缺点在此前的一篇关于串口通信的文章中详细讨论过。得出的结论是采用中断接收的方法比较好。
数据包的解析过程可以设置到不同的位置。如果协议比较简单,整个系统只是处理一些简单的命令,那么可以直接把数据包的解析过程放入到中断处理函数中,当收到正确的数据包的时候,置位相应的标志,在主程序中再对命令进行处理。如果协议稍微复杂,比较好的方式是将接收的数据存放于缓冲区中,主程序读取数据后进行解析。也有两种方式交叉使用的,比如一对多的系统中,首先在接收中断中解析“连接”命令,连接命令接收到后主程序进入设置状态,采用查询的方式来解析其余的协议。
2.上位机和下位机中的数据发送
物理通信层中提供了两个基本的操作函数,发送一个字节数据则为数据发送的基础。数据包的发送即把数据包中的左右字节按照Байду номын сангаас序一个一个的发送数据而已。当然发送的方法也
有不同。
在单片机系统中,比较常用的方法是直接调用串口发送单个字节数据的函数。这种方法的缺点是需要处理器在发送过程中全程参与,优点是所要发送的数据能够立即的出现在通信线路上,能够立即被接收端接收到。另外一种方法是采用中断发送的方式,所有需要发送的数据被送入一个缓冲区,利用发送中断将缓冲区中的数据发送出去。这种方法的优点是占用处理器资源小,但是可能出现需要发送的数据不能立即被发送的情况,不过这种时延相当的小。对于51系列单片机,比较倾向于采用直接发送的方式,采用中断发送的方式比较占用RAM资源,而且对比直接发送来说也没有太多的优点。以下是51系列单片机中发送单个字节的函数。
协议解析的目的,首先判断数据包的完整性,正确性,然后提取数据类型,数据等数据,存放起来用于主程序处理。代码如下:
if(state_machine == 0 //协议解析状态机
{
if(rcvdat == 0x55 //接收到帧头第一个数据
state_machine = 1;
else
state_machine = 0; //状态机复位
void SendByte(unsigned CHAR ch
{
SBUF = ch;
while(TI == 0;
TI = 0;
}
上位机中关于串口通信的方式也有多种,这种方式不是指数据有没有缓冲的问题,而是操作串口的方式不同,因为PC上数据发送基本上都会被缓冲后再发送。对于编程来说操作串口有三种方式,一、使用windows系统中自带的串口通信控件,这种方式使用起来比较简单,需要注意的是接收时的阻塞处理和线程机制。二、使用系统的API直接进行串口数据的读取,在windows和linux系统中,设备被虚拟为文件,只需要利用系统提供的API函数即可进行串口数据的发送和读取。三、使用串口类进行串口操作。在此只介绍windows环境下利用串口类编程的方式。