Linux下串口与工业协议的开发
1、串口通信原理
串口通信定义
串口通信：数据的串行传送方式。串口通信可分为同步通信与异步通信。
同步通信：按照软件识别同步字符来实现数据的发送和接收。
- 将许多字符组成一个信息组进行发送
- 要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步
- 效率相对高，对双发时钟的误差要求也高
异步通信：利用字符的再同步技术的通信方式。
- 按字符一个一个进行传输
- 每传输一个字符，就用起始位来通知对方，以此来重新核对收发双方同步
- 可靠性较高，但效率较低
同步通信按帧为单位传输，异步通信按字符为单位传输。（数据链路层）
9针串口管脚布局
串口通信重要参数：
波特率、数据位、停止位、奇偶校验
串口通信的测试：
连接com1和com2两个串口，在/dev/ttyS0设备文件中写入数据“Hello”，然后看/dev/ttyS1设备文件。串口设备可以使用read/write直接访问。
ttyS0对应com1,ttyS1对应com2。
2、串口编程常用的API
串口参数设置
串口编程需要用到的头文件
1 #include <stdio.h> /*标准输入输出*/ 2 #include <stdlib.h> /*标准函数库*/ 3 #include <unistd.h> /*Unix标准函数定义*/ 4 #include <sys/types.h> /*定义数据类型*/ 5 #include <sys/stat.h> /*定义状态相关的数据类型*/ 6 #include <fcntl.h> /*文件控制定义*/ 7 #include <termios.h> /*POSIX终端控制定义*/ 8 #include <errno.h> /*错误号定义*/ 9 #include <string.h> /*字符串功能函数*/
波特率的设置
cfsetispeed() 设置输入端口的波特率
cfsetospeed() 设置输出端口的波特率
cfgetispeed() 获取输入端口的波特率
cfgetospeed() 获取输出端口的波特率
struct termios opt; 定义指向termios结构的指针opt
termios结构体
#define NCCS 19
struct termios{
tcflag_t c_iflag; //输入参数
tcflag_t c_oflag; //输出参数
tcflag_t c_cflag; //控制参数
tcflag_t c_ispeed; //输入波特率
tcflag_t c_ospeed; //输出波特率
cc_t c_line; //线控制
cc_t c_cc[NCCS]; //控制字符
};
波特率设置实例
cfsetispeed(&opt, B9600); //指定输入波特率为9600bps cfsetospeed(&opt, B9600);
串口常见操作
fd=open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY);
int read(int fd, *buffer, length);
int write(int fd, *buffer, length);
int close(int fd);
串口控制流程
- 设置波特率
- 校验位和停止位的设置
- 打开串口
- 发送串口数据
- 读取串口数据
- 关闭串口
3、串口编程实践
4、Modbus协议介绍
属于应用层协议，用于电子控制器进行控制和通讯的通讯协议。通过此程序，控制器相互之间、控制器经由网络和器它设备之间可以进行通信。
ModBus的两种常用传输模式：
ASCLL模式：在消息中的每个8Bit字节都作为两个ASCLL字符发送，字符发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误。
RTU模式：在同样的波特率下，可比ASCLL方式传送更多的数据。（更为常用一些）
两种模式的比较
功能代码位
例：ModBus一个实例
发送指令： 01 04 00 28 00 02 F1 C3
<slave address 1 Byte><Function 1 Byte><Start Address 2 Bytes><NumberofBytes 2 Bytes><Checksum 2 Bytes>
接收回复： 01 04 04 42 0B 99 9A 74 05
<slave address 1 Byte><Function 1 Byte><NumberofBytes 1 Bytes><DataIEEE32 x Byte><Checksum 2 Bytes>
ModBus通信协议的通信方式
5、Modbus编程实践
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