在使用PLC的時候會接觸到很多的通訊協(xié)議以及通訊接口，最基本的PLC串口通訊和基本的通訊接口你都了解嗎？

01 什么是串口通訊？

串口是計算機上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議（不要與通用串行總線Universal Serial Bus或者USB混淆）。大多數(shù)計算機包含兩個基于RS232的串口。

串口同時也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議；很多GPIB兼容的設(shè)備也帶有RS- 232口。同時，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。

02 串口通訊的使用

串口通訊使用3根線完成：（1）地線，（2）發(fā)送，（3）接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但是不是必須的。

串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。對于兩個進行通行的端口，這些參數(shù)必須匹配：

a.波特率：這是一個衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的bit的個數(shù)。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個bit。當我們提到時鐘周期時，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要4800波特率，那么時鐘是4800Hz。

這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為4800Hz。通常電話線的波特率為14400，28800和36600。波特率可以遠遠大于這些值，但是波特率和距離成反比。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通訊。

b.數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當計算機發(fā)送一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不會是8位的，標準的值是5、7和8位。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。

比如，標準的ASCII碼是0～127（7位）。擴展的ASCII碼是0～255（8位）。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本（標準ASCII碼），那么每個數(shù)據(jù)包使用7位數(shù)據(jù)。每個包是指一個字節(jié)，包括開始/停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位。由于實際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語“包”指任何通信的情況。

c.停止位：用于表示單個包的最后一位。典型的值為1，1.5和2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時的，并且每一個設(shè)備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。

因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計算機校正時鐘同步的機會。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時也越慢。

d.奇偶校驗位：在串口通信中一種簡單的檢錯方式。有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。當然沒有校驗位也是可以的。對于偶和奇校驗的情況，串口會設(shè)置校驗位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個或者奇?zhèn)€邏輯高位。

例如，如果數(shù)據(jù)是011，那么對于偶校驗，校驗位為0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個。如果是奇校驗，校驗位為1，這樣就有3個邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位邏輯高或者邏輯低校驗。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個位的狀態(tài)，有機會判斷是否有噪聲干擾了通信或傳輸和接收的數(shù)據(jù)不同步。

03 常用PLC基本接口

a.什么是RS-232？

RS-232 （ANSI/EIA-232標準）是IBM-PC及其兼容機上的串行連接標準。可用于許多用途，比如連接鼠標、打印機或者Modem，同時也可以接工業(yè)儀器儀表。用于驅(qū)動和連線的改進，實際應(yīng)用中RS-232的傳輸長度或者速度常常超過標準的值。

RS-232只限于PC串口和設(shè)備間點對點的通信。RS- 232串口通信最遠距離是50英尺。

b.什么是RS-422？

RS -422（EIA RS-422-A Standard）是Apple的Macintosh計算機的串口連接標準。

RS-422使用差分信號，RS-232使用非平衡參考地的信號。差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號，對比RS-232，它能更好的抗噪聲和有更遠的傳輸距離。在工業(yè)環(huán)境中更好的抗噪性和更遠的傳輸距離是一個很大的優(yōu)點。

c.什么是RS-485？

RS -485（EIA-485標準）是RS-422的改進，因為它增加了設(shè)備的個數(shù)，從10個增加到32個，同時定義了在最大設(shè)備個數(shù)情況下的電氣特性，以保證足夠的信號電壓。

有了多個設(shè)備的能力，你可以使用一個單個RS-422口建立設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。出色抗噪和多設(shè)備能力，在工業(yè)應(yīng)用中建立連向PC機的分布式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、其他數(shù)據(jù)收集控制器、HMI或者其他操作時，串行連接會選擇RS-485。

RS-485是RS-422的超集，因此所有的RS-422設(shè)備可以被RS-485控制。RS-485可以用超過4000英尺的線進行串行通信。

04 串行通信

1、SPI傳輸

▲ 圖1 SPI 數(shù)據(jù)傳輸

▲ 圖1.2 SPI數(shù)據(jù)傳輸（2）

▲ 圖1.3 SPI時序信號

2、I2C傳輸

▲ 圖1.2.1 I2C總線以及尋址方式

3、UART傳輸

▲ 圖1.3.1 PC 上通過UART來調(diào)試MCU

▲ 圖1.3.2 RS-232通過電平轉(zhuǎn)換芯片與MCU通訊

4、紅外控制

▲ 圖1.4.1 紅外控制信號也是一個串行通訊信號

▲ 圖1.4.2 紅外信號接收與放大整形電路

▲ 圖1.4.3 一個使用紅外接收光電管控制繼電器進行魚食投喂電路

5、串并轉(zhuǎn)換電路

▲ 圖1.5.1 串入、并出移位寄存器

▲ 圖1.5.2 由八個D寄存器組成的移位寄存器

▲ 圖1.5.4 串行傳輸示意圖

審核編輯：湯梓紅