「干貨」串口通信常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法

　　什么是串口通信?

　　串口，一般指異步串行接口(Serial port)，主要用于串行式逐位數(shù)據(jù)傳輸。串口對(duì)于處于嵌入式行業(yè)的我們來(lái)說(shuō)，是必不可缺的一部分，在剛開(kāi)始學(xué)習(xí)單片機(jī)時(shí)，我們最先學(xué)習(xí)的通信接口就是USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)——通用同/異步串行接收/發(fā)送器。其中最常見(jiàn)的串口通信的時(shí)序如下圖：

　　于是在串口通信就有了起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位、波特率這幾個(gè)參數(shù)。

　　另外，串口通信主要分為RS232、RS422、RS485三種通信方式，之前有系統(tǒng)地講解過(guò)，小編這里就不再進(jìn)行詳細(xì)地介紹了。

　　二、串口通信常見(jiàn)問(wèn)題及解決

　　如上所述，串口作為我們?nèi)粘ｉ_(kāi)發(fā)時(shí)的非常重要的一個(gè)角色，我們也時(shí)常會(huì)碰到很多問(wèn)題，深受各種折磨，接下來(lái)我們就來(lái)說(shuō)說(shuō)平時(shí)串口通信中常見(jiàn)的問(wèn)題以及解決方法。

　　通常我們調(diào)試串口通信碰到問(wèn)題時(shí)，需要用到一個(gè)USB轉(zhuǎn)TTL、杜邦線(導(dǎo)線)等工具，首先我們應(yīng)當(dāng)保證自己的工具是正常的，可以通過(guò)以下方法自測(cè)：

　　1、將USB轉(zhuǎn)TTL中的TX、RX使用杜邦線或是跳線帽短接，打開(kāi)串口調(diào)試工具，例如XCOM、SSCOM等，將波特率、停止位、校驗(yàn)位等參數(shù)調(diào)至即將需要通信的模塊的參數(shù)，再去隨意發(fā)送一些數(shù)據(jù)，通常筆者是更傾向于使用16進(jìn)制發(fā)送和接收，以此來(lái)保證數(shù)據(jù)中間或者結(jié)尾出現(xiàn)一些不可使用ASCII值直觀看到的數(shù)據(jù)，例如數(shù)據(jù)的結(jié)尾多了0x00，0x0a等。若確保自己的工具以及導(dǎo)線沒(méi)有問(wèn)題后，即可繼續(xù)排查通信問(wèn)題

　　2、發(fā)現(xiàn)使用USB轉(zhuǎn)TTL與模塊之間明明已經(jīng)反接了TX、RX，發(fā)指令給模塊之后卻沒(méi)有任何反應(yīng)。

　　解決方法：當(dāng)碰到如上問(wèn)題時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先自檢工具，再檢查是否雙方共地，GND提供了一個(gè)基準(zhǔn)0電平，如果沒(méi)有共地的話，那極有可能會(huì)出問(wèn)題，其次是檢查雙方的串口參數(shù)是否一致，串口通信是一個(gè)易于開(kāi)發(fā)并且速度可調(diào)的一個(gè)的通信協(xié)議，其中我們大部分都會(huì)使用UART——通用異步傳輸接收/發(fā)送器，串口異步通信也可稱(chēng)為起止式異步通信，是直接以字符為單位進(jìn)行傳輸?shù)模址g沒(méi)有固定的時(shí)間要求，每個(gè)字符中的每一位以固定的時(shí)間傳送。這就意味著，如果你使用一個(gè)較為高的波特率的速度去與一個(gè)較為低的波特率的速度去通信的話，那極大可能會(huì)導(dǎo)致低波特率設(shè)備無(wú)法讀取到通信時(shí)的空閑信號(hào)的跳變信息。在這里我用一個(gè)比較極端例子進(jìn)行說(shuō)明：

　　當(dāng)雙方串口的參數(shù)的數(shù)據(jù)位都為8bit，停止位為1bit，校驗(yàn)位為0bit時(shí)，但是A設(shè)備的波特率為9600，B設(shè)備為921600，就會(huì)出現(xiàn)以下情況：

　　當(dāng)B設(shè)備向A設(shè)備發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)時(shí)，B設(shè)備從發(fā)送到結(jié)束所需用的時(shí)間為1/921600*(8+1+1)=10.8us，而相同的A設(shè)備發(fā)送/接收一個(gè)字節(jié)的時(shí)間為(8+1+1)/9600=1.04ms，試問(wèn)，像這種相差數(shù)倍的時(shí)間，當(dāng)高波特率發(fā)送給低波特率設(shè)備時(shí)，很有可能低波特率設(shè)備壓根就不會(huì)認(rèn)為發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)流是一串?dāng)?shù)據(jù)，因?yàn)閴焊鶝](méi)法解析到。

　　因此串口通信一定要保證雙方波特率、停止位等參數(shù)一致。反之，低波率向高波特率發(fā)送數(shù)據(jù)就會(huì)被認(rèn)為是錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，也就是所謂的亂碼。

　　3、發(fā)現(xiàn)雙方已經(jīng)使用了相同的參數(shù)進(jìn)行通信，但是依舊通信有問(wèn)題，例如收到亂碼等。

　　解決方法：首先應(yīng)該降低波特率先確保模塊與USB轉(zhuǎn)TLL均無(wú)問(wèn)題，也要確保模塊沒(méi)有處于透?jìng)鞯忍厥馇闆r下，也可以使用邏輯分析儀等工具進(jìn)行排查，現(xiàn)在的很多邏輯分析儀是自帶數(shù)據(jù)分析的，可以由此來(lái)確保模塊正常。其實(shí)大部分碰到這種問(wèn)題的時(shí)候，更建議優(yōu)先查看USB轉(zhuǎn)TLL是否支持當(dāng)前的工作模式。

　　4、串口通信的弱點(diǎn)?

　　1)信號(hào)干擾的問(wèn)題建議使用帶屏蔽線，接線要嚴(yán)格，比如要接地。有些485通信上，還考慮接上終端電阻來(lái)匹配。如果是232，盡量不要讓線太長(zhǎng)。通信協(xié)議上盡量避免長(zhǎng)報(bào)文的數(shù)據(jù)通信。

　　2)波特率匹配的問(wèn)題因?yàn)橛行┰O(shè)備的計(jì)算的波特率是存在誤差的，特別是一些控制器，由于使用的晶振不一樣。因此在一些波特率比如9600波特率就存在誤差。存在誤差帶來(lái)的影響是什么呢。因?yàn)榻邮辗绞峭ㄟ^(guò)時(shí)間來(lái)計(jì)算一個(gè)位的。那么如果一個(gè)報(bào)文過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)存在誤差積累的問(wèn)題，算著算著就偏了。所以，這也是串口通信不穩(wěn)定的一些地方，在使用上應(yīng)注意避免發(fā)送太長(zhǎng)數(shù)據(jù)的包。

　　3)在一些可能會(huì)存在干擾的情況，可以考慮使用奇校驗(yàn)或者偶校驗(yàn)因?yàn)殡m說(shuō)出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性不大，但既然存在干擾，如果加了校驗(yàn)，至少可以把錯(cuò)誤的報(bào)文過(guò)濾掉?？偤帽葲](méi)有校驗(yàn)然后通信數(shù)據(jù)錯(cuò)了不知道?；蛘弑M量使用一些帶校驗(yàn)的協(xié)議，防止數(shù)據(jù)出錯(cuò)。

　　4)串口通信本來(lái)就比較慢，請(qǐng)降低對(duì)數(shù)據(jù)響應(yīng)的要求因?yàn)榇谕ㄐ疟旧砭捅纫蕴W(wǎng)慢。而且，串口通信并不是能像CPU那樣多線程處理。因?yàn)榫鸵粋€(gè)口一個(gè)線數(shù)據(jù)出去，即便你應(yīng)用到程序再怎么用多線程處理數(shù)據(jù)，但是最底下也只有一個(gè)口出去，一次也只能傳一個(gè)位，一個(gè)字節(jié)過(guò)去。因?yàn)橛锌蛻?hù)在使用9600的波特率通信，但是又希望多少的數(shù)據(jù)可以在多少毫秒內(nèi)得到響應(yīng)。

　　但是串口通信還是要實(shí)事求是，所以正確認(rèn)識(shí)串口通信對(duì)應(yīng)用，對(duì)開(kāi)發(fā)，對(duì)溝通都有著很大的幫助的。

　　5、為什么不用同步通信?

　　剛才提到，同步通信需要依賴(lài)于時(shí)鐘信號(hào)。這就存在一個(gè)問(wèn)題，這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)是誰(shuí)來(lái)發(fā)起呢。在同步通信中，往往需要一個(gè)主設(shè)備發(fā)起時(shí)鐘信號(hào)讀從模塊的數(shù)據(jù)。在實(shí)際中，有屏讀PLC，有屏讀屏的數(shù)據(jù)。而單純地從異步串口通信來(lái)說(shuō)，是沒(méi)有主從之說(shuō)，雙方都是平等的角色，都可以互發(fā)信息，互收信息。而同步通信一般是應(yīng)用于CPU讀一些模塊，由CPU發(fā)起時(shí)鐘信號(hào)，比如讀SD卡模塊，就可以通過(guò)SPI方式，還有一些傳感器模塊。