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  • 我现在要做一个全站仪的数据读取接口,由于不了解全站仪数据的发送方式,缓冲区大小该如何设置,才不会造成数据丢失? 比如我设置缓冲区大小为1024,我一次性发送2048个字节的...有什么别的传输方式可以避免这样的问题嘛?
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  • 一、数据通信模型示例、 二、数据通信模型、 三、数据通信模型 分类、 四、数据通信 术语、 五、三种通信方式、 六、数据传输方式





    一、数据通信模型示例



    数据通信模型 示例 :

    ① 通信场景 : 两台计算机通过电话网络进行通信 ;

    ② 主机发出数据 : 源计算机 网卡 发出 数字信号 ;

    ③ 猫转换数据 ( 数字 -> 模拟 ) : 调制解调器 将 数字信号 转为 模拟信号 ;

    ④ 数据传输 : 模拟信号 通过 公用电话网 或 广域网 , 传递给 目的计算机 ;

    ⑤ 猫转换数据 ( 模拟 -> 数据 ) : 目的计算机的 调制解调器 将 模拟信号 转为 数字信号 ;





    二、数据通信模型



    数据通信模型 :

    ① 信源 : 数据信息的源头 , 将 “输入信息” 转为 “输入数据” ; 上述示例中 , 指的是 发送端 计算机 ;

    ② 发送器 : 将 “输入数据” 转为 “发送信号” ; 上述示例中 , 指的是 发送端 调制解调器 ( 猫 ) ;

    ③ 传输系统 : 传输 “发送信号” 给目的端 ; 上述示例中 , 指的是 电话网 或 广域网 ;

    ④ 接收器 : 接收 “接收信号” 转为 “输出数据” ; 上述示例中 , 指的是 接收端 调制解调器 ( 猫 ) ;

    ⑤ 信宿 : 终点设备 , 接收数据的主机 , 接收"输出数据" , 转为 “输出信息” ;





    三、数据通信模型 分类



    数据通信模型分类 :

    ① 源系统 : 信源 , 发送器 ;

    ② 传输系统

    ③ 目的系统 : 接收器 , 信宿 ;





    四、数据通信 术语



    计算机入网两种方式 : 电话线 ( 需 调至解调器 ) , 宽带 ;


    "数据通信" 目的 : 传递消息 ; 消息是指对人有用的信息 , 文本 , 视频 , 图片 等 ;


    数据 : 信息的实体 , 符号序列 , 将信息转为计算机可识别的字节数据 ; 如 “Hello” 字符串 , 转为 ASCII 编码形式 , “你好” 转为 UTF-8 编码形式 , 图片 转为 PNG 图像格式 ( 每个像素都有一个颜色值 ) ;

    信号 : 数据的 电气 ( 光纤电缆 ) 或 电磁 ( 无线传输 ) 表现 , 数据在物理介质中传输的形式 ;

    • 数字信号 : 消息的 参数取值 是 离散 的 ; ( 电缆上的高低电平 )
    • 模拟信号 : 消息的 参数取值 是 连续 的 ; ( 电话 )

    信源 : 产生 和 发送 数据的源头 ;

    信宿 : 接收 和 使用 数据的终点 ;

    信道 : 信号的传输媒介 ; 一般表示单向传输信息的介质 , 一条通信线路中包含 一条发送信道 和 一条接收信道 ;


    信道分类 :

    ① 根据传输信号分类 :

    • 模拟信道 : 传输模拟信号 ;
    • 数字信号 : 传输数字信号 ;

    ② 根据传输介质分类 :

    • 无线信道 : 使用无线电波传输信号 ;
    • 有线信道 : 使用 光纤 , 双绞线 传输信号 ;




    五、三种通信方式



    通信方式分类 : 依据 通信双方 信息交互方式 , 将 通信方式 分类三类 :

    • 单工通信
    • 半双工通信
    • 双工通信


    单工通信 : 只有一个方向的通信 , 只有一条信道 , 不能反方向通信 ;


    半双工通信 : 通信双方都可以 发送 和 接收 信息 , 但是不能同时 发送 和 接收 信息 , 有 发送 和 接收 两条信道 ;


    全双工通信 : 通信双方都可以 同时 发送 和 接收 信息 , 有 发送 和 接收 两条信道 ;





    六、数据传输方式



    数据传输方式 :


    ① 串行传输 :

    • 传输方式 : 比特流 串行传输 , 发送方 同时 发送一个比特 , 接收方 同时 接收一个比特 ;
    • 特点 : 速度慢 , 费用低 , 适合远距离传输 ;
    • 使用场景 : 网线 ;

    ② 并行传输 :

    • 传输方式 : 发送方同时发送多个比特 , 接收方同时接收多个 比特 ;
    • 特点 : 速度快 , 费用高 , 适合近距离传输 ;
    • 使用场景 : 计算机内部传输 , 如显示器串口线 , 连接打印机扫描仪的并口 ;
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    描述

    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 Serial Bus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(byte)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2米;而对于串口而言,长度可达1200米。

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    串口通信参数:

    a)波特率:RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。

    b)数据位: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)。

    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。

    d)奇偶校验位:在串口通信中一种简单的检错方式。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。

    串口通信的传输格式:

    串行通信中,线路空闲时,线路的TTL电平总是高,经反向RS232的电平总是低。一个数据的开始RS232线路为高电平,结束时Rs232为低电平。数据总是从低位向高位一位一位的传输。示波器读数时,左边是数据的高位。

    例如,对于16进制数据55aaH,当采用8位数据位、1位停止位传输时,它在信号线上的波形如图1(TTL电平)和图2(RS-232电平)所示。

    55H=01010101B,取反后10101010B,加入一个起始位1,一个停止位0,55H的数据格式为1010101010B;

    aaH=10101010B,取反后01010101B,加入一个起始位1,一个停止位0,55H的数据格式为1101010100B;

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    串口通信的接收过程:

    (异步通信:接收器和发送器有各自的时钟;同步通信:发送器和接收器由同一个时钟源控制。RS232是异步通信)

    (1)开始通信时,信号线为空闲(逻辑1),当检测到由1到0的跳变时,开始对“接收时钟”计数。

    (2)当计到8个时钟时,对输入信号进行检测,若仍为低电平,则确认这是“起始位”,而不是干扰信号。

    (3)接收端检测到起始位后,隔16个接收时钟,对输入信号检测一次,把对应的值作为D0位数据。若为逻辑1, 作为数据位1;若为逻辑0,作为数据位0。

    (4)再隔16个接收时钟,对输入信号检测一次,把对应的值作为D1位数据。…。,直到全部数据位都输入。

    (5)检测校验位P(如果有的话)。

    (6)接收到规定的数据位个数和校验位后,通信接口电路希望收到停止位S(逻辑1),若此时未收到逻辑1,说明出现了错误,在状态寄存器中置“帧错误”标志。若没有错误,对全部数据位进行奇偶校验,无校验错时,把数据位从移位寄存器中送数据输入寄存器。若校验错,在状态寄存器中置奇偶错标志。

    (7)本幀信息全部接收完,把线路上出现的高电平作为空闲位。

    (8)当信号再次变为低时,开始进入下一幀的检测。

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    单片机常用11.0592M的的晶振,这个奇怪数字是有来历的:

    波特率为9600BPS每位位宽t1=1/9600s

    晶振周期t2=1/11.0592/1000000S

    单片机机器周期t3=12*t2

    t1/t3=96

    即对于9600BPS的串口,单片机对其以96倍的速率进行采样。

    如果单片机晶振用的不正确,会对串口接受产生误码。

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    数据传输主要有三种不同的划分方式。
    并行/串行通信;
    同步/异步传输;
    按数据的不同传输方向可分为单工、半双工、全双工。

    1.并行通信和串行通信
    (1)并行通信
    并行通信是同时传送数据的各个位进行发送or接收的通信方式。
    传输率比串行接口快8倍,理论值为1Mbits/s.
    传输的信息不要求固定格式
    通信抗干扰能力插
    传输距离小于30m

    (2)串行通信
    串行通信是常用的通信协议,其会将数据按位一次传输。
    线路简单、成本较低
    传输速度比并行通信慢。
    RS-232一般通信距离较近时使用(<12m),最大速度为20Kbits/s。
    RS-422/485通信距离与速率成反比,理论最大距离为1.2KM,最大速度为10Mbits/s。
    422最多可以接10个节点,485最多可以接32个节点。

    2.同步/异步传输
    (1)同步传输
    同步传输,是将许多字符组成一个信息组,字符可以一个接一个地传输,但是,在每组信息的开始要加上同步字符,如果没有信息要传输,则要填上空字符,因为同步传输不允许有间隙。在整个系统中,由统一的时钟控制发送端来发送空字符。接收端同样要求能识别同步字符,当见检测到有一串位和同步字符相匹配时,就认为开始一个信息帧,于是,把此后的BIT作为实际传输信息来处理。

    (2)异步传输
    异步传输,是指位被划分成小组独立传送。每次异步传输都以一个开始位开头,它通知接收方数据已经到达了;在传输结束时,一个停止位表示一次传输的终止。
    常用于低速设备,传送负载也要比同步通讯大25%。

    3.数据传输方向(单工、半双工、全双工)
    (1)单工方式
    单工通信使用一根导线,信息只能由一方A传到另一方B。
    (2)半双工方式
    同样使用一根传输线,它既作接收又作发送,收/发的开关实际由软件的电子开关控制。
    (3)全双工方式
    当数据的发送和接收分流,分别由两根不同的传输线传送时,通信双方都能在同一时刻发送和接收。

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串口通信的数据传输方式