USB基本知识及通信协议 (2).docx
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2023-02-20
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USB 基本知识及通信协议
什么是串口
串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议 （不要与通用串行总线 Universal
SerialBus 或者 USB 混淆）。大多数计算机包含两个基于 RS232 的串口。串口同时
也是仪器仪表设备通用的通信协议； 很多 GPIB 兼容的设备也带有 RS-232 口。同时，
串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。
串口通信的概念非常简单，串口按位（ bit）发送和接收字节。尽管比按字节（ b
yte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数
据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如
IEEE488 定义并行通行状态时，规定
设备线总常不得超过 20 米，并且任意两个设备间的长度不得超过
而言，长度可达 1200 米。
2 米；而对于串口
典型地，串口用于 ASCII 码字符的传输。通信使用 3 根线完成：（1）地线，（2）
发送，（ 3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另
一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波
特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配：
a，波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的
bit 的个数。例
如 300 波特表示每秒钟发送 300 个 bit。当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率
例如如果协议需要 4800 波特率，那么时钟是 4800Hz 。这意味着串口通信在数据线
上的采样率为 4800Hz 。通常电话线的波特率为 14400 ，28800 和 36600 。波特率可
以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器
间的通信，典型的例子就是 GPIB 设备的通信。
b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实
际的数据不会是 8 位的，标准的值是 5、7 和 8 位。如何设置取决于你想传送的信息。
比如，标准的 ASCII 码是 0～127（7 位）。扩展的 ASCII 码是 0～255（8 位）。如
果数据使用简单的文本（标准 ASCII 码），那么每个数据包使用 7 位数据。每个包是
指一个字节，包括开始 /停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信
协议的选取，术语 “包”指任何通信的情况。
c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为
1，1.5 和 2 位。由于数据
是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间
出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时
钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据
传输率同时也越慢。
d，奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、
高和低。当然没有校验位也是可以的。 对于偶和奇校验的情况， 串口会设置校验位 （数
据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果
数据是 011，那么对于偶校验，校验位为 0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇
校验，校验位位 1，这样就有 3 个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据，简单置
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