单片机系统数据远程传输协议设计与实现
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。
基于AT89s51的远程数据传输系统的设计
２ １ ６月 ０ １年
机床 与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩ Ｔ ＣＳ
Ｊｎ２ １ ｕ ． ０１
Ｖｏ． ９ Ｎｏ １ １３ ． ２
第 ３ 卷 第 １ 期 ９ ２
Ｄ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ ＯＩ ０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ １—３ ８ ． ０ １ １ ． ２ ｓ ８ １２ １ ．２ ００
基 于 Ａ ８ ｓ１ Ｔ ９５ 的远 程 数据 传 输 系 统 的设 计
张亚群 ，于龙飞 ＇ ，游亚 戈 ， ，王坤林 ｌ － ， ２
（．中国科 学院广 州能 源研 究所 ，广 东广 州 ５０４ １ １６０；
２ ．中国科 学院可再生能源与天然气水合物重点实验室， 广东广州 ５０４ ； １６０ ３ ．中国科 学院研 究生 院 ，北京 １０ ３ ；４ ００ ８ ．华 南理 工 大学 土木 与交通 学 院 ，广 东广州 ５０４ ） １６０
单片机与外部设备的SPI接口设计与实现
单片机与外部设备的SPI接口设计与实现1.引言单片机与外部设备的通信是嵌入式系统设计中的重要环节。
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种常用的串行通信协议，用于实现单片机与外设之间的数据传输。
本文将探讨单片机与外部设备之间的SPI接口设计与实现。
2.SPI接口简介SPI接口是一种同步的数据总线协议，通常由一个主设备和一个或多个从设备组成。
SPI接口包含四个信号线：时钟线（SCK）、主输出从输入线（MISO）、主输入从输出线（MOSI）和片选线（SS）。
通过时钟线的同步操作，主设备可以与从设备进行双向数据传输。
3.SPI接口的工作原理SPI接口的工作原理如下：首先，主设备通过片选线选择从设备，并将数据发送到MOSI线上；随后，主设备通过时钟线提供时钟信号，从而同步数据的传输；同时，从设备将数据通过MISO线发送给主设备；最后，主设备将片选线置高，表示数据传输结束。
4.SPI接口的硬件设计在实现SPI接口的硬件设计时，需要考虑以下几个方面：4.1 片选线的设计片选线的数量由从设备的数量决定。
如果只有一个从设备，可以直接连接到片选线上。
如果有多个从设备，需要使用多个片选线，并通过逻辑门进行选择。
4.2 时钟线的设计时钟线的频率由主设备的时钟频率决定。
需要根据从设备的要求，选择适当的时钟频率。
时钟频率过高可能导致数据传输出错，过低可能导致传输速度较慢。
4.3 数据线的设计数据线包括主输出从输入线（MISO）和主输入从输出线（MOSI）。
需要根据从设备的要求，确定数据线的数量和宽度。
通常，每个从设备都需要一个MISO线和一个MOSI线。
5.SPI接口的软件实现在单片机中实现SPI接口的软件需要编写相应的驱动程序。
以下是SPI接口软件实现的基本步骤：5.1 硬件初始化首先，需要初始化单片机的IO口，并设置片选线等相应的引脚。
5.2 时钟设置根据从设备的时钟要求，设置单片机相应的时钟频率。
单片机网络接口技术及协议分析
单片机网络接口技术及协议分析随着物联网技术的发展，单片机作为物联网设备的关键部件，其网络接口技术及协议分析显得尤为重要。
本文将对单片机网络接口技术及协议进行深入分析，探讨其原理、应用和发展趋势。
一、单片机网络接口技术1.以太网接口技术以太网是目前最广泛应用的局域网技术，其基于CSMA/CD协议，实现了高速、稳定的数据传输。
单片机通过添加以太网适配器，实现了与以太网的连接。
通过以太网接口，单片机可以实现对局域网内其他设备的数据交换和远程通信。
2.Wi-Fi接口技术Wi-Fi技术是无线局域网技术的一种，通过无线接口连接设备与网络。
单片机通过添加硬件接口和驱动程序，可以连接到无线网络中，并实现无线数据传输。
Wi-Fi接口技术为单片机提供了更大的灵活性和便利性，使其可以实现无线数据采集和远程控制等功能。
3.GSM/GPRS接口技术GSM（Global System for Mobile Communications）和GPRS（General Packet Radio Service）是移动通信技术，通过SIM卡与单片机进行连接，实现了对移动通信网络的访问。
通过GSM/GPRS接口技术，单片机可以在任何地点通过手机信号进行数据传输，使其具备了广泛的应用场景，如远程监控、物联网远程控制等。
二、单片机网络协议分析1.TCP/IP协议TCP/IP协议是互联网的核心协议，它提供了可靠的数据传输和网络互联功能。
在单片机上实现TCP/IP协议栈，可以使其具备与互联网进行通信的能力。
通过TCP/IP协议，单片机可以使用网络套接字（socket）进行数据交换，并实现远程控制、传感数据上传等功能。
2.UDP协议UDP协议是用户数据报协议，它是TCP/IP协议族中的一个重要成员。
与TCP协议不同，UDP协议是无连接的、不可靠的传输协议，不需要建立连接，适用于一些对数据传输实时性要求较高的应用场景。
在单片机上实现UDP协议，可以实现快速的数据传输，适用于实时监控、视频传输等应用。
基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计
基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计一、本文概述随着信息技术的快速发展和物联网的广泛应用，数据采集和无线数据传输在各个领域都发挥着越来越重要的作用。
基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计，以其低成本、高效率、易扩展等特点，受到了广泛关注和应用。
本文旨在探讨基于单片机的数据采集和无线数据传输系统的设计原理、实现方法以及在实际应用中的优势与挑战。
本文将首先介绍系统的整体架构，包括数据采集模块、单片机处理模块和无线数据传输模块的设计。
然后，详细阐述各个模块的工作原理和实现技术，包括传感器选型、数据采集电路设计、单片机选型与编程、无线传输协议选择以及数据传输的稳定性与可靠性保障等。
本文还将分析该系统设计在实际应用中的性能表现，如数据传输速度、传输距离、功耗等，并通过具体案例展示其在环境监测、智能家居、工业自动化等领域的应用效果。
文章将总结该系统设计的优点与不足，并对未来发展方向进行展望，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和启示。
二、单片机基础知识单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成电路芯片，它采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上，构成一个小而完善的微型计算机系统。
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、抗干扰能力强、性价比高等一系列优点，因此在工业控制、智能仪表、汽车电子、通信设备、家用电器、航空航天等许多领域得到了广泛应用。
单片机按照其内部结构可以分为多种类型，例如8051系列、AVR 系列、PIC系列、ARM系列等。
每种类型的单片机都有其独特的指令集、架构和外设接口，因此在使用时需要了解其具体的特性和编程方法。
在数据采集和无线数据传输系统设计中，单片机通常作为核心控制器，负责数据的采集、处理、存储和传输。
通过编程，单片机可以控制外设进行数据采集，如使用ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，或者使用传感器接口读取传感器的输出值。
单片机多机通信协议的设计探讨
单片机多机通信协议的设计探讨随着物联网的发展和智能设备的普及，单片机在各种应用场景中得到了广泛的应用。
在许多场合中，我们需要多个单片机之间进行通信，以实现数据传输、协调控制等功能。
为了实现高效可靠的通信，需要设计一种适合多机通信的协议。
本文将探讨单片机多机通信协议的设计问题，讨论如何实现单片机之间的有效通信。
一、通信需求分析在多机通信场景中，通常存在以下几种通信需求：1. 数据传输：单片机之间需要传输各种类型的数据，如传感器采集的数据、控制指令等。
2. 同步控制：多个单片机需要协同工作，实现某种复杂的控制功能，需要进行实时的通信和同步控制。
3. 状态反馈：多个单片机需要相互监控和反馈状态，以实现整体系统的安全可靠运行。
针对以上需求，我们需要设计一种通信协议，能够满足数据传输的高效可靠性，实现多机之间的同步控制和状态反馈。
二、常见通信方式分析1. 串行通信：如UART、SPI、I2C等串行通信方式，可以实现简单的点对点通信，但在多机通信中存在一定的局限性。
2. 并行通信：如并行口通信，可以同时传输多个数据位，但需要较多的引脚和复杂的线路设计。
3. 网络通信：如以太网、Wi-Fi等网络通信方式，可以实现复杂的多机通信，但需要较高的成本和复杂的配置。
综合考虑以上通信方式的优缺点，我们需要设计一种既简单实用又高效可靠的通信协议，以满足单片机多机通信的需求。
三、多机通信协议设计思路在设计单片机多机通信协议时，需要考虑以下几个关键问题：1. 数据帧格式：定义通信数据的帧格式，包括起始标识、数据长度、数据内容、校验和等信息。
2. 数据传输方式：确定数据传输的方式，如广播、点对点、多播等不同的传输方式。
3. 状态同步机制：设计状态同步的机制，确保多个单片机之间的状态能够同步更新。
4. 错误处理机制：考虑通信中可能出现的错误情况，设计相应的错误处理机制。
在实际的单片机多机通信中，可以采用以下方案设计通信协议：2. 数据传输方式：采用广播的方式进行数据传输，即一个单片机发送的数据可以被其他单片机接收，实现多机之间的数据共享。
基于单片机的远程监测系统的远程控制与操作方法研究
基于单片机的远程监测系统的远程控制与操作方法研究远程监测系统是一种通过网络实现对设备状态、数据等进行远程访问和管理的系统。
在此基础上，远程控制与操作方法的研究则是对远程监测系统中如何实现远程控制和操作进行深入探讨与分析的过程。
本文将围绕远程监测系统的远程控制与操作方法展开，主要包括以下几个方面的内容：远程连接方式、远程控制技术、远程操作界面设计与实现以及远程控制方法的优化。
首先，远程连接方式是远程监测系统实现远程控制与操作的基础，常见的远程连接方式主要包括局域网、广域网和互联网。
其中，局域网连接方式适用于相对近距离内的远程控制和操作，广域网连接方式适用于地理范围较大的远程控制与操作，而互联网连接方式则具备跨地域和跨网络的远程控制与操作能力。
其次，远程控制技术是实现远程控制与操作的关键技术，主要包括基于TCP/IP协议的远程控制、基于无线网络的远程控制和基于云平台的远程控制。
其中，基于TCP/IP协议的远程控制技术可以通过局域网或互联网连接实现远程控制与操作，基于无线网络的远程控制技术则可以通过无线传输方式实现远程控制与操作，而基于云平台的远程控制技术则可以通过将设备数据上传至云端实现远程控制与操作。
第三，远程操作界面设计与实现是远程控制与操作方法研究的另一个重要方面。
一个好的远程操作界面设计可以提高用户的使用体验和操作效率。
在远程操作界面设计与实现过程中，需要考虑界面的布局、图标的设计和操作流程的简洁性。
同时，还需要根据实际系统的需求，提供相关的操作指南和帮助信息，以方便用户进行远程控制与操作。
最后，优化远程控制方法是提高远程控制与操作效果的重要手段。
在远程控制方法的优化中，可以通过优化控制算法、改善传输效率和减少延迟等方式来提高远程控制与操作的实时性和稳定性。
同时，还可以通过引入自动化和智能化技术，实现对远程设备的自动监测和自动控制，提高远程控制与操作的效率和精度。
综上所述，基于单片机的远程监测系统的远程控制与操作方法研究涉及远程连接方式、远程控制技术、远程操作界面设计与实现以及远程控制方法的优化等方面的内容。
基于单片机的远程家电控制系统设计
基于单片机的远程家电控制系统设计摘要本文介绍了一种基于单片机的远程家电控制系统的设计。
该系统使用了无线通信技术和互联网技术，实现了通过手机APP或Web页面，远程控制家中的电器设备。
本文详细介绍了系统的硬件和软件设计，包括系统架构、通信协议、用户接口设计以及电器设备控制方法等。
最后，本文通过实验验证了该系统的功能和性能，结果表明该系统能够实现可靠的远程控制。
关键词：单片机，家电控制，无线通信，互联网技术，手机APP引言随着智能家居市场的不断发展，家庭中的电器设备越来越多，如何方便地进行控制和管理已成为家庭生活的重要问题。
本文提出了一种基于单片机的远程家电控制系统，该系统可以通过手机APP或Web页面实现远程控制。
该系统使用了无线通信技术和互联网技术，具有灵活性和可扩展性。
系统设计1.系统架构我们的系统包括两部分：主控制单元和家庭电器设备。
主控制单元使用了STM32F103单片机，通过WIFI模块实现与互联网的连接。
家庭电器设备通过红外线发射器和红外线接收器与主控制单元连接。
2.通信协议我们的系统采用了TCP/IP协议进行通信，可以确保数据传输的可靠性和安全性。
3.用户接口设计我们的用户接口使用了手机APP和Web页面，用户可以通过这些界面实现电器设备的遥控控制以及查看设备状态等功能。
4.电器设备控制方法我们的系统使用红外线发射器发送控制指令，通过红外线接收器接收电器设备的当前状态。
我们通过程序设计实现了电器设备的开关、调节亮度、调节音量等功能。
实验结果我们对系统进行了实验验证，结果表明该系统实现了可靠的远程控制。
在实验过程中，我们通过手机APP或Web页面遥控了家中的电器设备，并且可以查看设备的当前状态。
我们还对系统进行了模拟攻击测试，结果表明该系统具有一定的安全性。
结论本文介绍了一种基于单片机的远程家电控制系统的设计，该系统使用了无线通信技术和互联网技术，具有灵活性和可扩展性。
我们的实验结果表明，该系统可以实现可靠的远程控制，并且具有一定的安全性。
单片机 modbus rtu程序
单片机 modbus rtu程序单片机（Microcontroller）是一种集成电路芯片，它集成了处理器核心、存储器、输入输出接口等功能模块。
而Modbus RTU是一种常用的串行通信协议，广泛应用于工业自动化领域中的数据采集与控制系统。
本文将介绍单片机中如何实现Modbus RTU通信协议的程序设计。
我们需要了解Modbus RTU通信协议的基本原理和工作方式。
Modbus RTU采用串行通信方式，通信数据以二进制形式传输。
它的通信格式包括起始位、数据位、校验位和停止位。
在Modbus RTU通信中，主站负责发送请求，从站负责响应请求并返回数据。
为了实现Modbus RTU通信协议，我们需要在单片机中编写相应的程序。
首先，我们需要配置单片机的串口通信参数，包括波特率、数据位、校验位和停止位等。
然后，我们需要定义Modbus RTU 协议中的数据帧结构，包括从站地址、功能码、数据域和校验码等。
在程序设计中，我们需要实现Modbus RTU通信协议的主站和从站功能。
主站负责发送请求帧，从站负责解析请求帧并返回响应帧。
主站发送请求帧时，需要指定从站地址、功能码和数据域等信息。
从站接收到请求帧后，根据功能码和数据域进行相应的处理，并返回响应帧。
在实际应用中，我们可以根据需要编写不同的功能模块。
例如，可以编写读取传感器数据的功能模块，根据请求帧中的功能码和数据域，读取相应的传感器数据，并将数据返回给主站。
另外，还可以编写控制执行器的功能模块，根据请求帧中的功能码和数据域，控制执行器的运动或状态。
除了基本的Modbus RTU通信功能，我们还可以通过单片机的其他功能模块，如定时器、中断等，实现更复杂的功能。
例如，可以通过定时器功能实现周期性发送请求帧，实现实时监测和控制。
另外，还可以通过中断功能实现异步通信，提高通信效率和可靠性。
单片机的Modbus RTU程序设计是一项复杂而重要的工作。
通过合理设计和编写程序，可以实现单片机与其他设备之间的数据交换和控制操作，实现工业自动化系统的高效运行。
单片机原理及接口技术中的数据传输与通信方式
单片机原理及接口技术中的数据传输与通信方式单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成了微处理器核心、存储器和各类外设接口电路的微型计算机系统。
在单片机应用中，实现数据传输和通信至关重要。
本文将介绍单片机原理及接口技术中的数据传输与通信方式。
首先，我们来了解几种常见的数据传输方式。
数据传输是指将数据从一个地方传输到另一个地方的过程。
在单片机应用中，主要有以下几种数据传输方式：1. 串行数据传输方式串行数据传输方式是将数据位按照一定的顺序依次传输，其中包括同步串行数据传输和异步串行数据传输。
同步串行数据传输中，数据的传输是按照一个时钟信号的边沿同步进行的。
发送方将数据按照时钟信号进行分组并发送，接收方通过接收到的时钟信号来同步接收数据。
异步串行数据传输中，数据的传输没有时钟信号的辅助。
发送方在数据传输前，先发送起始位，接收方通过检测起始位来确定数据的传输速率以及数据位数。
2. 并行数据传输方式并行数据传输方式是将多个数据位同时传输。
在单片机应用中，通常使用并行数据总线来实现。
并行数据传输方式速度较快，但传输线数量较多，需要更多的硬件资源。
在数据传输的过程中，可能还会遇到数据冲突或者数据丢失的问题。
为了解决这些问题，我们可以采用一些数据传输的协议或者技术。
1. 硬件握手协议硬件握手协议可以通过硬件电路来实现数据传输的控制。
常见的硬件握手协议有RTS/CTS（Request To Send / Clear To Send）协议和DTR/DSR（Data Terminal Ready / Data Set Ready）协议。
通过这些协议，发送方和接收方可以协调数据的传输，保证数据的可靠性。
2. 奇偶校验奇偶校验是一种简单的错误检测方法。
发送方在传输数据时，通过对数据位进行奇偶校验，来检测数据传输过程中是否出现了错误。
接收方通过计算校验位，来检测是否有错误发生。
奇偶校验可以检测单个位的错误，但无法纠正错误。
基于单片机的蓝牙接口设计及数据传输的实现
基于单片机的蓝牙接口设计及数据传输的实现一、本文概述随着无线通信技术的快速发展，蓝牙技术作为一种短距离无线通信技术，已经广泛应用于各种智能设备之间的数据传输。
在单片机系统中，通过集成蓝牙接口，可以实现与其他蓝牙设备的无线连接和数据交换，从而扩大单片机的应用领域。
本文旨在探讨基于单片机的蓝牙接口设计及其数据传输的实现方法。
我们将首先介绍蓝牙技术的基本原理和特点，然后详细阐述在单片机上设计蓝牙接口的硬件和软件方案，包括蓝牙模块的选择、电路设计、驱动程序的编写等。
接着，我们将介绍如何实现单片机与蓝牙设备之间的数据传输，包括数据格式的选择、传输协议的设计等。
我们将通过一个实际的应用案例，展示基于单片机的蓝牙接口在实际项目中的应用效果。
通过本文的阅读，读者可以了解基于单片机的蓝牙接口设计及其数据传输的基本原理和实现方法，为相关领域的研究和开发提供参考。
二、蓝牙技术基础蓝牙技术是一种基于低成本的无线连接技术，用于替代传统的线缆连接，实现设备间的无线数据交换和通信。
它采用了跳频扩频技术，通过在全球范围内通用的4GHz ISM（工业、科学、医学）频段上运行，使得蓝牙设备能够在10米范围内进行通信，特别适合在移动设备和固定设备之间建立通信链路。
蓝牙技术的主要特点包括：全球通用频段、低功耗、低成本、高安全性以及良好的兼容性。
蓝牙协议栈包括底层硬件模块、中间协议层和高层应用层。
底层硬件模块负责处理无线信号的收发，中间协议层则负责数据的打包、解包、加密、解密等处理，高层应用层则为用户提供了各种蓝牙应用接口。
蓝牙技术按照其传输速率可以分为三个版本：蓝牙蓝牙0和蓝牙0。
其中，蓝牙0的传输速率较慢，仅为721kbps；蓝牙0引入了EDR （Enhanced Data Rate）技术，传输速率提升至1Mbps；而蓝牙0则进一步引入了高速蓝牙（High Speed Bluetooth）技术，使得传输速率可以达到24Mbps。
在单片机系统中，我们通常使用蓝牙模块来实现蓝牙功能。
单片机与PLC串行通信数据传输模式实现
Ｎｅｗｏ ｋ１ ｔ ｒ
１ 本次试验中所使用的通信协议简介 － ３ 本项目中由于 ＰＣ ６ ８７单片机只是发送数据，Ｌ Ｉ １Ｆ ７ Ｐ Ｃ单纯接收数据， 所 以采用单工串 行通信。 Ｌ Ｐ Ｃ采用自由端口 模式协议， 协议由 语句表编程实现； 单片机使用 Ｕ Ａ Ｔ模块的异步发送模式 ，协议用汇编语言编程实现。由 ＳＲ ＰＣ１Ｆ ７ 单片机的发送缓冲结构可知，一次只能连续发送两个字节的数 Ｉ ６８７ 据 ， Ｐ Ｃ采用字符接收完成中断比较方便。 口标准采用与 Ｐ Ｃ侧一致的 故 Ｌ 接 Ｌ Ｒ － ５ 接头采用 ９针 Ｄ形连接器 ， Ｓ４８ ， － 传输线采用屏蔽双绞线 ， 单片机侧的发 送数据需经转换后再发送。 字符信息格式为 ：位起始位 ，位数据位， ｌ ８ 无校验位， 位停止位。 ｌ 数据位的发 Ｉ序为低位在前， 页 高位在后。 异步通信的传输速率即波特率选择为 ３４ ０ Ｗｓ ８０ ｂ 。为提高数据传输的可 靠性， 采用异或校验， 报文采用定长发送， 前四个字节参加异或校验 ， 报文的 最后—个字节为校验码。 Ｉ ６ ８ ７ ＰＣ１Ｆ ７ 单片机的模数转换精度为 １ ０位， 故温度 值采用双字节保存。
而 薄丽 ｒ
民营 科技
信ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ息科 学
单片机与 Ｐ Ｃ串行通信数据传输模 式实现 Ｌ
武 德庆
（ 苏省 盐城 生物 工程 高等 职 业技 术学 校 电子 工 程 系， 苏 盐城 ２ ４ ５ ） 江 江 ２０ １
摘 要 ： 工业 自动控 制中， 在 单片机与 Ｐ Ｃ的远距离通信是一个难点与热点 问题。这里设计 了 ｓ — ０ Ｐ Ｃ与 ＰＣ ６ ８ ７单片机 实现远距离 串 Ｌ ７２０Ｌ Ｉ １ Ｆ７ 行通信 的硬件连接和软件实现方法。采用 了ＭＡ ４ ５ Ｘ ８Ｅ芯片进行 ｍ电平与差分信号之 间的转换 ， 用 Ｒ 一 ８ 使 Ｓ ４ ５端 口和半Ｑ＿模式进行通信 。最后通 Ｙ － 过异或校验码对接收到的数据进行核对 ， 以进一步提 高数据传输的可靠性 。实验证 明， 该方法成功 实现 了单片机与 Ｐ Ｃ的远距 离通信 ， Ｌ 并且具有开 发 简单 ， 干扰 能 力强 的特 点 ， 有 一 定 实用 价值 。 抗 具 关 键 词 ： 片机 ； Ｌ 串行 通 信 单 Ｐ Ｃ； １ 单片机与 Ｐ Ｃ技术简介 Ｌ Ｐ Ｃ是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装 Ｌ 置。 通过执行各种运算指令， 最终起到控制机械或生产过程的作用。 广泛应用 于工 业 、 通运输 、 保及文化娱 乐等行 业 。Ｐ Ｃ使用 简单 ， 交 环 Ｌ 性价 比也较 高。 Ｐ Ｃ和单 片机各 有所长 ， 际应用 中 ， 往需要 把二者 结合起来 ， 挥 Ｌ 在实 往 发 各自的长处，Ｌ Ｐ Ｃ和单片机通过通信交换信息， 共同组成控制系统。 下面结合 实例就 Ｐ Ｃ和单片机的通信实现做一下介绍。 Ｌ １ 本 次试验 中硬 件简介 ． １ ＰＣ ６ ７ Ｉ １７ 单片机、西门子公司的 ｓＭＡ Ｉｓ－０ 系列 Ｐ Ｃ、 口标准 、 Ｉ Ｔｃ ７ ２¨ ０ Ｌ 接 专用通信 Ｍ Ｘ ８ Ｅ Ａ ４ ５ 芯片，Ｏ脚为数据输出 ， Ｒ 脚 它接收 Ｒ － ８ 的 Ｓ４ ５ 差模信号 Ｖ Ｂ， Ａ 并转换为 ＴＬ电平 由 Ｒ ｒ Ｏ输 出，Ｅ脚为 Ｒ Ｒ Ｏ的使能端， 低电平时选通 Ｒ 输出有效。Ｄ 脚为数据输入端 ， Ｏ， Ｉ 它将 ｒ Ｌ电平的数据转换为差模信号 ｌ Ｔ Ｖ Ｂ 并 由 Ａ、 Ａ， Ｂ两脚输 送 出去 ， Ｅ是 Ｄ 使 能端 ， 电平选 通 Ｄ ， 入有 效 。 Ｄ Ｉ 高 Ｉ 输 故 Ａ、 Ｂ两脚既是 Ｒ － ８ Ｓ ４５信号输入端， 同时也是该信号的输出端 ， 关键是由 使能端 Ｒ 、Ｅ的电平来决定。 ＥＤ
浅析单片机与计算机远程通信的实现及应用
单片机在远程 电子控制 系统 中是 由计算机来作为数据处理设 备， 然后把通过远程通信获取的数据进行处理随之更新全部数据库 信息实现某一特定功能。 同时也是 电子终端数据采集和控制信 息交 互的具体执行者 。 现实生活 中， Ｐ Ｏ Ｓ 机上划信用卡 、 刷 卡交煤气费等 服务 都是 以单 片 机 作 为 主控 芯 片 ， 利用 该 单 片 机 的通 信 接 口与 远 程 计算 机 通 过 某 种 通 信 协 议进 行 数 据 交 互 ， 实 现 以 单 片机 为 内核 的 电 子控 制产 品与计算机远程通信的 目的。 所 以笔者就单片机与计算机 远程通信 的实现及应用做 出以下探 讨 。
ＷＩ Ｎ—Ｄ Ｏ ＷＳ 提供 的函数也可 以实现各种通信控 制功能 。 口更丰富、 处理频率更高 。 这 些通信接 口按照主控ＭＣ Ｕ的控制要求 （ ２ ） 单片机编程。 单片机编程一般 分为两种 ， 一种就是普通单片 遵照各 自协议实现与计算机的通信连接 ， 进而通过 网络信息系统通 机 ， 还有一种就是复杂单片机 。 普通单片机一般 采用 Ｃ 语言编程 ， 以 信实现远程控 制的功能 。 实 现 单 片机 与 计 算 机 的通 信 连 接 。 而复 杂 单 片机 就 不一 样 ， 复 杂 单 １ ． ２生 活 中 的 应 用 片 机是带有嵌入 式操作 系统的ＭＣ Ｕ， 这 也是 以Ｃ 语言作为 编程语 在现实生活 中， 有许 多典 型的局域 网应 用， 比如很多人使 用过 言 ， 通常在做嵌入 式操作系统内核时 ， 采用开发板厂 家提供 的规范 的 大 学 校 园里 校 园一 卡 通 ， 校 园 一 卡 通 的 终 端 都 是 单 片 机 为 主控 内核 程 序 架 构 ， 用户 只需 根 据 硬 件 平 台 的具 体 连接 修 改 少量 管 脚 配 的， 一般 卡管理 中心使用计算机来集 中管理 。 如 今很多城市都 采用 置 信 息 。 单片机与计算机远程通信 的应用的系统 ， 比如 ： 公交车刷卡器 ， 公交 ３ ． ３应 用 领 域 车上 的刷卡器都是一个 单片机终端 。 还有便利店划信用 卡的Ｐ ＯＳ 机 随着社 会的进步和互联 网和移动网络飞速发展 ， 无线Ｐ Ｏ Ｓ 机凭 也是Ｐ Ｏ Ｓ 机以单片机做主控 ， 利用有 线电话 网来接人 整个互联 网， 着方便快捷 的服务 ， 在现 实生 活中得 到广泛应用 ， 在不 同行业 中给 其金融系统的计算机是用来做数据管理和控制的。 如今互联 网和移 多个行业提供便利。 如 图书音像系统 、 超市 、 药店等各类 门店的消费 动 公网的发展推动 无线Ｐ ＯＳ 机使用越来越 广泛。 收 款 服 务 就 使 用 的无 线Ｐ Ｏ Ｓ 机来做 。 同时 物 流 行 业 ， 航 空 机 场 等 都
单片机远程监测系统的数据通信与远程控制
单片机远程监测系统的数据通信与远程控制在单片机远程监测系统中，数据通信和远程控制功能是非常重要的。
这两个功能的实现可以使监测系统更加智能化和便捷化。
在本文中，将详细介绍单片机远程监测系统的数据通信和远程控制的实现方法。
首先，介绍数据通信功能。
数据通信是指单片机与远程监控中心之间的信息传递和交换。
在远程监测系统中，数据通信的目的是将被监测的数据从单片机传输到远程监控中心，以供远程监控人员进行实时监测和数据分析。
数据通信的实现可以通过无线通信方式或有线通信方式。
无线通信方式包括无线传感器网络、蓝牙、Wi-Fi等技术，适用于远距离监测系统。
有线通信方式通常使用串口通信技术，包括RS232、RS485等常见的通信协议。
用户可以根据实际需求选择合适的通信方式。
在数据通信中，需要注意数据传输的稳定性和安全性。
为了确保数据传输的稳定性，可以使用差错检测和纠错编码技术。
通过添加校验位和重传机制，可以减少数据传输中的错误和丢失。
为了保证数据传输的安全性，可以采用加密算法对数据进行加密处理，防止数据被非法窃取和篡改。
其次，介绍远程控制功能。
远程控制是指通过远程监控中心对单片机进行控制操作，实现对被监测设备的遥控和管理。
远程控制功能使得监测系统可以实现远程操作，避免了人工操作对现场环境的干扰和风险。
远程控制可以通过命令控制和数据传输实现。
通过向单片机发送控制指令，远程监控中心可以控制单片机执行相应的操作。
例如，可以通过控制指令来调节设备的工作参数、开启或关闭设备等操作。
同时，单片机可以将执行结果通过数据传输返回给远程监控中心，实现远程实时监控。
为了实现远程控制功能，需要在单片机中添加相应的控制模块和接口。
通常使用的是数字输入输出口（GPIO）或模拟输入输出口（ADC/DAC）来实现与被监控设备的连接和控制。
通过合理设计控制模块的接口和功能，可以实现对不同类型设备的远程控制。
与数据通信类似，远程控制也需要保证控制指令的安全性和稳定性。
单片机与单片机之间的无线数据传输
单片机与单片机之间的无线数据传输在现代电子技术领域中，单片机的应用无处不在。
从智能家居到工业自动化，从医疗设备到消费电子，单片机都发挥着至关重要的作用。
而在许多实际应用场景中，常常需要在多个单片机之间进行数据传输，以实现系统的协同工作和信息共享。
当布线受到限制或者为了提高系统的灵活性和可扩展性时，无线数据传输就成为了一种理想的选择。
无线数据传输的方式多种多样，常见的有蓝牙、WiFi、Zigbee、红外等。
每种方式都有其特点和适用场景。
例如，蓝牙适用于短距离、低功耗的数据传输，常用于手机与周边设备的连接；WiFi 则适用于较大范围和高速的数据传输，常见于家庭和办公网络；Zigbee 具有低功耗、自组网等特点，适用于传感器网络等应用；红外传输则成本较低，但传输距离和方向性有一定限制。
对于单片机之间的无线数据传输，我们首先需要考虑的是传输协议的选择。
传输协议决定了数据的格式、传输速率、可靠性等关键因素。
在选择传输协议时，需要根据具体的应用需求来权衡。
如果对传输速率要求不高，但对功耗和成本较为敏感，那么低功耗蓝牙（BLE）或者 Zigbee 可能是较好的选择。
如果需要较高的传输速率和较广的覆盖范围，WiFi 则可能更合适。
以蓝牙为例，实现单片机之间的蓝牙无线数据传输通常需要以下几个步骤。
首先，需要在单片机上添加蓝牙模块。
这些模块通常可以通过串口与单片机进行通信。
然后，需要对蓝牙模块进行初始化配置，包括设置设备名称、配对密码、连接模式等参数。
接下来，就可以通过串口发送和接收数据了。
在发送数据时，单片机将数据按照蓝牙协议的格式进行封装，然后通过串口发送给蓝牙模块，由蓝牙模块进行无线传输。
接收方的蓝牙模块接收到数据后，通过串口将数据传递给单片机，单片机再进行解包和处理。
在进行无线数据传输的过程中，数据的可靠性是一个重要的问题。
由于无线信号容易受到干扰和衰减，可能会导致数据丢失或出错。
为了提高数据传输的可靠性，可以采用多种方法。
单片机点对点数据传输
单片机点对点数据传输随着嵌入式系统和物联网技术的发展，单片机点对点数据传输已成为许多应用中不可或缺的一部分。
点对点数据传输通常指的是两个设备之间直接进行数据交换，而不需要通过一个中心化的服务器或者网络设备进行中转。
这种传输方式具有高效、实时、安全等优点，被广泛应用于智能家居、工业自动化、远程控制等领域。
一、单片机点对点数据传输的基本原理单片机点对点数据传输的基本原理是，两个设备通过相同的通信协议和数据格式，直接进行数据交换。
这种传输方式需要解决的一个关键问题是如何寻找到达目标设备的路径。
通常，设备之间可以通过广播或者组播的方式寻找到对方，然后建立连接并进行数据传输。
在单片机点对点数据传输中，数据的发送和接收通常由单片机的串口或者SPI接口完成。
在发送数据时，单片机将需要传输的数据通过串口或者SPI接口发送出去；在接收数据时，单片机通过串口或者SPI 接口接收来自目标设备的数据。
二、单片机点对点数据传输的优点1、高效：由于是直接进行数据传输，没有中间环节，因此效率很高。
2、实时：可以做到实时响应，对于一些需要实时反馈的应用非常重要。
3、安全：由于是直接进行数据传输，不容易被窃取或篡改数据。
4、简单：相对于网络传输，单片机点对点数据传输的硬件和软件实现都比较简单，易于开发和维护。
三、单片机点对点数据传输的应用场景1、智能家居：智能家居中的各种设备需要相互通信，实现各种控制功能。
例如，空调和热水器可以通过单片机点对点数据传输实现远程控制。
2、工业自动化：在工业自动化领域，单片机点对点数据传输被广泛应用于各种设备的远程控制和数据采集。
例如，可以通过单片机点对点数据传输实现数控机床和工业机器人的远程控制。
3、远程控制：在一些需要远程控制的应用场景中，单片机点对点数据传输可以实现数据的快速和安全传输。
例如，可以通过单片机点对点数据传输实现无人机的远程控制。
四、总结单片机点对点数据传输是一种高效、实时、安全的通信方式，被广泛应用于智能家居、工业自动化、远程控制等领域。
单片机中的SPI通信协议详解
单片机中的SPI通信协议详解SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，采用主从式结构，用于在嵌入式系统中实现设备之间的通信。
在单片机中，SPI通信协议被广泛应用于与外设的数据交换和设备控制。
1. SPI通信协议概述SPI通信协议由四根信号线组成，包括主设备输出（MOSI）、主设备输入（MISO）、时钟信号（SCLK）和片选信号（SS）。
其中，MOSI用于主设备向从设备传输数据，MISO用于从设备向主设备传输数据，SCLK用于同步主从设备的时钟，SS用于选择从设备。
2. SPI通信协议的传输方式SPI通信协议有两种传输模式，分别是全双工模式和半双工模式。
（1）全双工模式：主设备和从设备可以同时进行数据的发送和接收。
主设备通过MOSI将数据发送至从设备的MISO，同时从设备通过MISO将数据发送至主设备的MOSI。
这种模式下，同步时钟信号由主设备提供。
（2）半双工模式：主设备和从设备在同一时间段内只能进行数据的发送或接收。
主设备通过MOSI将数据发送至从设备的MISO，然后通过MISO将数据发送至主设备的MISO。
然后从设备向主设备发送数据的过程相同。
3. SPI通信协议的时序图SPI通信协议的时序图如下所示：```CPOL = 0 CPOL = 1------------------- -------------------| | | || Idle State | | Idle State || | | |------------------- -------------------| | | || | | |_______| |__________________| |_________Master | Slave | MasterData Send/Rec | Data Rec/Send | Data Send/Rec```其中，CPOL（Clock Polarity）和CPHA（Clock Phase）是SPI通信协议中的两个重要参数。
基于SPI的总线协议的单片机数据通信
基于SPI的总线协议的单片机数据通信一、介绍单片机是一种集成电路，它集中了处理器、存储器和外设接口等功能。
它在各种计算机和电子设备中广泛应用，例如家电、汽车电子、工业控制等领域。
在设计单片机系统时，数据通信是一个重要的考虑因素。
为了实现单片机之间的数据传输，我们需要选择合适的总线协议。
本文将介绍一种基于SPI的总线协议，以及它在单片机数据通信中的应用。
二、SPI总线协议的基本原理SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，它为单主设备和多从设备之间的通信提供了一种简单而高效的方法。
SPI总线协议需要四根线来实现数据的传输，包括时钟线（SCLK）、数据线（MOSI）、数据线（MISO）和片选线（SS）。
SPI总线协议的传输过程如下：1. 主设备通过将片选线拉低来选中从设备。
2. 主设备通过时钟线控制数据的传输，每个时钟周期传输一个比特。
3. 主设备通过MOSI线发送数据，从设备通过MISO线接收数据。
4. 主设备和从设备之间可以通过片选线的状态切换来进行多从设备的通信。
5. 传输完成后，主设备将片选线拉高，释放从设备。
三、SPI总线协议的优点1. 高速传输：SPI总线协议使用同步通信方式，可以实现高达几十MHz的数据传输速率，适用于高速数据通信。
2. 简单灵活：SPI总线协议的硬件实现简单，只需少量的线路和引脚。
同时，SPI总线协议支持多从设备的通信，可以通过片选线来选择不同的从设备进行通信。
3. 适用范围广：SPI总线协议不仅可以用于单片机之间的通信，还可以用于单片机与其他外设（例如传感器、存储器等）之间的通信。
四、SPI总线协议在单片机数据通信中的应用1. 与外设的通信：单片机通常需要与各种外设进行数据交互，如显示屏、键盘、传感器等。
SPI总线协议可以作为单片机与这些外设之间的通信接口，实现数据的传输和控制。
2. 多从设备的通信：在某些应用场景中，单片机需要与多个从设备进行通信。
单片机多级通信系统的数据传输协议优化与性能分析
单片机多级通信系统的数据传输协议优化与性能分析随着计算机技术的不断发展，单片机多级通信系统在各个领域得到广泛应用。
在这些系统中，数据传输是至关重要的环节。
本文将针对单片机多级通信系统的数据传输协议进行优化，并对其性能进行详细的分析。
一、数据传输协议优化数据传输协议是单片机多级通信系统中保证可靠传输的关键所在。
在优化数据传输协议之前，我们需要明确以下几个目标：1. 提高传输效率：快速、高效地传输数据，减少传输延迟。
2. 提高数据传输的可靠性：确保所传输的数据准确无误地到达目的地。
3. 降低通信过程中的能耗：优化数据传输过程中的功耗，延长系统的使用寿命。
为了达到以上目标，我们可以采取以下若干优化措施：1. 采用可靠的差错校验码：在数据传输过程中，通过添加差错校验码可以检测并纠正可能发生的数据传输错误。
2. 优化数据压缩与解压缩算法：对于需要大量传输的数据，通过优化压缩与解压缩算法可以减少数据传输量和传输时间。
3. 提供数据分包与重组功能：对于大数据量的传输，可以将数据分割成较小的包进行传输，以降低传输延迟，并在接收端重新组装完整的数据。
4. 引入流控机制：通过引入流控机制，对数据传输进行调度和控制，避免因数据拥塞而导致的延迟或数据丢失。
5. 针对低功耗要求，采用节能策略：可以通过降低数据传输速率、优化设备休眠与唤醒机制等方式，降低能耗。
二、性能分析实施了以上优化措施的单片机多级通信系统数据传输协议，可以进行详细的性能分析。
性能分析主要包括以下几个方面：1. 传输速率：通过测试数据传输的实际速率，评估数据传输协议的传输效率。
可以通过测试大量数据传输的实际时间并计算传输速率来进行评估。
2. 传输延迟：计算数据传输从发送端到接收端所需的总延迟时间。
可以通过测试小数据包的传输延迟来评估。
3. 传输可靠性：通过在数据传输过程中注入错误数据，然后检测和纠正错误数据的能力来评估传输的可靠性。
可以使用模拟环境或实际场景进行测试。
单片机点对点数据传输
减少数据冗余
去除不必要的冗余数据 ，只传输关键信息，以 减少传输的数据量。
优化通信协议
采用适合的单片机通信 协议，如I2C、SPI或 UART等，以减少通信 时间。
传输稳定性优化
抗干扰设计
采取有效的抗干扰措施，如加装 屏蔽、使用双绞线或差分信号线 等，以提高数据传输的稳定性。
错误检测与纠正
采用错误检测和纠正算法，如奇 偶校验、循环冗余校验（CRC） 等，以检测和纠正传输中的错误 。
特点
简单、高效、可靠，适用于距离较近、数据量不大的场合。
传输原理
串口通信
通过单片机的串口进行数据传输，实现点对点通 信。
并口通信
通过单片机的并口进行数据传输，实现点对点通 信。
I2C通信
通过I2C总线协议进行数据传输，实现点对点通信 。
应用场景
01
02
03
智能家居
用于家庭中的设备间通信 ，如智能灯光、智能门锁 等。
实例三：基于SPI的数据传
总结词
SPI通信是一种高速同步串行数据传输协议，具有高速度、高可靠性、低时序等优点。
详细描述
SPI通信通过四根数据线实现数据的全双工同步传输，支持多个设备同时连接在一个总线上。在基于SPI的数据传 输中，需要设置SPI通信参数，如时钟极性和相位、数据传输顺序等，以确保数据传输的正确性和稳定性。
协议应用场景
TCP协议
适用于需要可靠传输的应用场景，如文件传输 、网页浏览等。
UDP协议
适用于实时性要求较高的应用场景，如流媒体 、实时游戏等。
点对点协议
适用于点对点通信的应用场景，如无线通信、局域网通信等。
04
CATALOGUE
单片机点对点数据传输实现
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采用 16 b 的序列能检测 出任何位置上 三个以内的错 误, 所有的奇数个错误, 16 个比特之内的连续错误以及 大部分的大量突发错误[ 9] 。 CRC 计算有比特法、 字节查 表法和半字节查表法。考虑到单片机运算速度和内存 空间的限制 , 半字节查表法是最佳的选择。以下是用 C 语言实现的半字节查表法计算帧校验码 ( 多项式选用 IT U 推荐的 0x 11021) :
收稿日期 : 2009 -12 -10
用短信、 数传方式 , 也可以通过增加 T CP/ IP 协议栈 采用 Et hernet 通信方式[ 5] , 所以需引入 接入层 来解 决其通信方式的差异。 一个完整的接入层协议帧由起始标志、 协议类型、 [ 6] 承载协议类型、 数据单元、 校验单元 、 结束标志等六部 分组成, 如表 1 所示。
[ 9]
上位机与单片机之间大多数传输的是简短数据( 比 如设备的参数) , 如果一个数据帧只传输一个参数会使 通信效率很低。为了提高通信效率可以采用一个数据 帧传输多个简短数据方式。 事先把所有需要传送的数据分类, 不同的数据分配 不同的对象编号 , 每个数据对象包括对象长度、 对象编 号、 对象内容。数据对象的组成如表 4 所示。
表示该数据的内容。
1. 5
协议的数据帧完整结构 完整的数据帧结构如图 1 所示。
地址单元
由主节点编号和分节点两部分组
图1 协议数据帧结构
成。这样上位机所连接的单片机可以看成是一个 独立的主机或是有多个分机的网络。 数据帧编号 同的数据帧。 网络层交互标志 网络层的处理标志用于两个实 体在网络 层间 信息 的 互通 , 是网 络 层的 处理 命 令或 应答。 数据单元 1. 3 网络层协议的有效载荷。 应用层 上位机与单片机的通信包括传输各种命令和数据 , 由发起通信的一端生成序号, 标识不 2 2. 1 协议实现
unsig ned ca l _ crc ( unsig ned char * ByteStr eam, unsig ned char len) { unsig ned int CRC_code; unsig ned char byte_up; unsig ned int crc_table [ 16] = { 0x 0000, 0x 1021, 0x2042, 0x 3063, 0x4084, 0x 50a5, 0x 60c6, 0x70e7, 0x 8108, 0x9129, 0x a14a, 0x b16b, 0xc18c, 0x d1ad, 0x e1ce, 0xf1ef, } / / 半字节的 CRC 码表 crc= 0; while( len- - ! = 0) { by te_up= ( uchar ) ( CR C_code/ 256 / 16) ; / / 求 CR C 的高 4 b by te_tmp= byte_up ^ ( * By teStream / 16) ; / / CRC 的高 4 b 与当前输入字节的前 4 b 求异或 CR C_tmp= cr c_table[ by te_tmp] ; / / 通 过查表求得该字节的 CRC 码 CR C_code= ( CRC_code< < 4) ^ CRC_tmp; / / 求得 4 b 的 CRC 码 by te_up= ( uchar ) ( CR C_code/ 256/ 16) ; / / 再求 CR C 的 4 b by te_tmp= byte_up ^ ( * By teStream & 0x 0f) ; / / CRC 的 4 b 与当前输入字节的后 4 b 求异或 CR C_tmp= cr c_table[ by te_tmp] ; / / 通 过查表求得该字节的 CRC 码 CR C_code= ( CRC_code< < 4) ^ CRC_tmp; / / 求得一个字节的 CRC 码 By teSt ream + + ; / / 字节流指针加 1, 指向下个字节 , 准备求下个字节的 CRC 码 } return( CRC_co de) ; }
CRC 校验, 生成多项式可选择 IT U 推荐的 0x11021 。 结束标志 表示一个数据帧的结束标志。与起始 标志一样选择 Ox 7E 。 1. 2 网络层 考虑到实际应用中有多个单片机连接成一网络情 47
嵌入Байду номын сангаас技术
戴志超等 : 单片机系统数据远程传输协议设计与实现 对象编号 表示该数据的类型/ 名称。对每个不同 类型数据分配唯一的编号。 对象内容
Abstract: T o ensure reliability and stability o f t he system s remote dat a tr ansmissio n, a remote data t ransm ission pr otoco l is proposed based on a hier archical design. T he prot ocol is div ided into three lay ers, access layer is a g ood solution for the different model of communicatio n. N et wo rk layer can so lve var iety of data str uctures transmission and differ ent netwo rk t rans mission. Composition of the dat a objects can g reatly enhance the eff iciency o f data tr ansmissio n. In the monito ring system of mobile communicatio n repeater equipments, results show that the pr oto co l wo rks stable and has a high transmission efficiency . Keywords: single chip system; data tr ansmissio n pr otoco l; hierar chical st ructur e; pro tocol implementatio n
图2
协议适合的系统结构
命令标识 应答标志 标识。 数据单元 1. 4 数据对象
各种控制指令的唯一标识。 数据接收方对接收的指令执行情况的 应用层协议的有效载荷。
2. 2
透明传输 透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合 ,
都应当能够在链路上传送。在该设计中只要避免数据 帧中出现与起始标志或结束标志相同的字节 , 即可实现 透明传输。处理方法主要有特殊字符填充法或 ASCII 拆分处理法 。 特殊字符填充法是将数据帧中( 除了起始和结束标 志外) 出现 的 0x7E 字节转变成两个字节系列 ( 0x7D, 0x 5E) , 若数据帧中出现 0x7D 字节, 则将其转变成两个 字节系列 ( 0x7D, 0x5D) 。该方法可以避免数据帧中出 现与起始或结束标志相同的字节 0x 7E, 并且需要填充 的字节不会很多, 有较高的传输效率。 ASCII 拆分处理是将数据帧中( 除了起始和结束标 志外 ) 所有字节拆分成两部分 ( 高 4 b 与低 4 b) , 分别用 ASCII 码表示这两 部分。例 如, 0x5A 拆分 为 0x 35 与 0x 3A 两个字节。该方法会使传输 的数据帧字节数 加 倍, 降低数据的传输效率 , 只有在特殊情况下使用。
Design and Implementation of Single Chip Microcomputer Remote Data Transmission Protocol
DA I Zhichao, X IA NG Ying
( Guangdong Poly technic No rmal U niv ersity , Guang zho u, 510665, C hina)
表4 对象长度 1 B 数据对象组成 对象编号 1 B 对象内容 nB
对象长度
表示该数据对象从 对象长度 到 对象
内容 的字节数。 48
现代电子技术 2010 年第 6 期总第 317 期 2. 3 数据帧校验算法 CRC 计算得到的校验码有很高的数据查错能力 , 图 4 是数据帧接收主流程图。
计算机应用技术
协议所适合的系统结构
该协议适合在单片机之间、 上位机与单片机之间、 单片机主机与分机之间进行通信[ 8] 。该协议可以工作 在图 2 所示的系统结构 , 也可以是该结构的部分。
应用层的功能是标识传输的命令或数据类型。 一个完整的应用层协议帧由命令标识、 应答标志和 数据单元组成。如表 3 所示。
表3 命令标识 1 B 应用层数据帧结构 应答标志 1 B 数据单元 nB
文件传送协议 ( F ile T ransfer Pr ot oco l, F T P ) 和简 单 文 件 传 输 协 议 ( T riv ial File T ransf er Pr ot oco l, T F T P ) 是因特网上使用最广泛的文件 传输协议[ 1] , 但 其代码所占的内存空间和运行的速度要求均较高 , 不适 合单片机系统。由于单片机系统的存储空间和运行速 度都有限 , 需要设计一种适合单片机系统的数据远程传 输协议, 以保证其远程文件传输的可靠性和稳定性。 远程通信一般采用串行通信。在单片机系统中常 用的串行通信有 RS 232, RS 485 等[ 2] 。单片机可以通 过连接 GSM M odem, 经 GSM 网络实现远程通信 , 也可 以通过嵌入 T CP/ IP 协议栈或连接到具有 T CP/ IP 协 议栈的无线 M odem 接入 Internet 实现远程通信 [ 3] 。本 文讨论的协议可以工作在上述提到的所有连接方式。 1 通信协议的结构设计 根据可靠通信所需要解决的问题性质, 分层设计通 信协议, 把不同类型的问题划分在不同层解决 , 各层之 间相对独立。分层设计 , 结构性好 , 方便实现软件的模 块化, 具有较好的通用性和可移植性 [ 1] 。该协议从下往 上分别为 : 接入层、 网络层和应用层。 1. 1 接入层 在远程通信中单片 机系统可以通过 GSM 网络采