信１息ｌ科【学
科技信总
——黑龙江——
串口通信协议的制定方法
谢春生宋坦路石成
（河南辉煌科技股份有限公司，河南郑州４５００００）
摘要：在当前工业应用中，串口通信依靠其低廉、方便、易行、成熟的特点，得以广泛使用。本文从串口项目应用的特点对串口通信协议的制定方法进行介绍。
关键词：串口；通信协议；制定方法串口通信是目前单片机和ＤＳＰ等嵌入式系统之间，以及嵌入式系统与ＰＣ机或无线模块之间
着完成—个简单的串１２１通信协表１
的一种非常重要且普遍使用的通信方式，在数据量要求不是特别高的情况下，因其具有简单、低
廉、成熟和通用等优点，为过去和现在的工业作出了巨大的贡献，在未来一段时期仍将发挥不可低估的作用。通信协议是需要通信的双方所达成的
特点进行分析：作为对家电的—三≥ｊ鱼堕凳萼里堕————ｊ盟噬垦善旦堕）＿—一
控制，对控制的实时陛和可靠
。
待／ｌ机，Ｕ“
；；ｉ
芜
性要求较高；作为家庭环境使
设置工作模式０３Ｈ０１Ｈ制冷：０２Ｈ制热＃０３Ｈ自动
０１
用，环警于扰程塞剖、ｉ警制窘
一种约定，它对包括数据格式、同步方式、传送速
度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问
望望舌ｉ竺１型璺兰！掣坌芝］ｉ■—————————一
翥苇要囊
：。４：
Ｈ。，誓器？ｉ：＿裂：‘嚣寄嚣’
Ｂｙｔｅ）
开机、待机、设置工作模式、调—————————二二二＿磊函再———————一…１‘赫口信息（１
题作出统一规定，在双方的通信中必须共同遵守。
为了能够充分发挥串口通信的自身作用，制定合
适的应用层的串口通信协｝义就显得尤为重要。
在串口通信的长期应用过程中，出现过许许多多的通信协议，有的在使用中遭淘汰，而有的则
得以保留。从这些得以保留的协议中可以发现它们的共同点是在各自所处的项目应用中是最为合
擞黧簇设鼎墨式
节温度、调节冈逮等。这五个命
令都可以用命令编码的方式加
控制命令
命令编码（１Ｂｙｔｅ）
并机ｉ１
Ｈ——————１丽弋丽郓———一
ｌ弱
墅！
Ｅ１ＨＥ２ＨＥＳＨＥ４Ｈ
。，掣播蒸撼：：裂黎，
！！！堡婆！！！！生鎏！！！！壹垄表３
式（制冷、制热、自动等）、具体速档位（低速、中速、高速）。我
塑蔓垦鎏
的温度值（１６～３０℃）、具体的风
们不把这些具体的命令信息
（调节１６℃、调节１７℃等）进行逐一编码一方面是为了减少命令编码的数量，另一方面方便空调控制器对命令编码的解析处理，还利于以后空调增加新
竺竺竺鱼全塑璺塑也！
开机待机设置工作模式调节温度调节风速
竺篮！垡皇塑型
００Ｈ（预留）００Ｈ（预留）
０１Ｈ制冷：０２１：＇１制热；０３Ｈ自动８１Ｈ（对应１６℃）一８ＦＨ（对应３０℃）
温度范围可以双向扩展ＯＡＨ低速；０８Ｈ中速；ＯＣＨ高速可以在原有的风速档位中进行增加
适的。那么如何才能制定—个合适的串Ｅｌ通信协议呢？我认为在为—个项目进行串口通信协议制定时首先要清晰地了解项目应用的自身特点和发
展预计。项目应用自身特点包括五个方面：（１）偏重
于实时控制还是偏重于实时信息；（２）传输数据量的大小；（３）传输信息的组成；（４）对传输的可靠性
要求程度；（５）设备所处环境的干扰程度。项目发展预计包括三个方面：（Ｉ）传输数据量的增加程度；
Ｅ５Ｈ
功能时进行命令扩展。空调控制传输的信息仅需要命令编码和参数信息，因而传输数据量也是较
小的。我们按照下面步骤进行通信协议的制定和优化。
大程度Ｅ保证处理命令的正确性。
步骤３：还可以根据项目应用的发展预计来对协议进行优化修改。首先可以提高协议的可靠性，例如：发送的命令为：ＦＦＨＥ４Ｈ０３ＨＦＥＨ，对于协议２来说是正确的，但是如果命令在传输中受到干扰变为：ＦＦＨＥ５Ｈ０３ＨＦＥＨ，则无法进行区分。其次考虑今后功能的增强（如：调节温度的范围扩大ｌＯ℃一３５℃，调节风速的范围扩大为：慢速、低速、中速、快速、高速），则协议２中的附加信息的编码是不利于扩展的（对于空调控制器的处理可能０１已经固定为１６℃，不会改为１０℃，而在ＯＦＨ之后进行新增温度范围的定义，女Ｉ：１０Ｈ表示１０℃和原来的连续表示范围相比也会造成处理上的不便）。我们可以在命令数据中增加校验来进行解决或改善问题Ｉ，例如：和校验、ＣＲＣ校验等。而问题２的解决更多的需要对项目发展的合理预计和通信协议制定经验。对协议２进行改进的协议３内容如表３：协议格式：帧头（１Ｂｙｔｅ，ＦＦＨ）＋命令编码（１Ｂ）＋附加信息（１Ｂｙｔｅ）＋和校验（１Ｂ）＋帧尾（１Ｂｙｔｅ，ＦＥＨ）
经过Ｅ面３个步骤之后，该通信协议对于本项目应用已经较为合适。我们在进行其它串口通
（２）传输信息组成的增加程度；（３股备所处环境干
扰的增加程度。为了保证制定的串口通信协议有较长的生存期，必须在充分考虑项目应用自身特点的同时，正确地对项目发展进行预计，依据预计
步骤ｌ将各种控制命令和附加信息进行命令编码，制定初步的协议１内容如表ｌ：协议格式：命
令格式（１Ｂｙｔｅ）＋附加信息（无或１Ｂｙｔｅ）
步骤２：对协议１进行分析，因为串口接收数
信息对项目应用自身特点影响程度的大小针对协
议制定进行适当的预留，使协议具有一定的可扩
展空间，在项目应用将来在发展变化时仍能适用。
在制定串口通信协议时先要对项目应用的
据的连续陛，在收到数据时需要对命令的完整性
和正确性加以判断。例如：当收到命令内容．＇０４Ｈ０３Ｈ０３Ｈ０２Ｈ时，可以有３种解析：（１）如果从０４Ｈ分析命令为调节温度为１８℃和设置工作模式为制热；（２）如果从０３Ｈ分析则命令为设置工作
自身特戋进行分析，而项目自身特点的五个方面
通常是相互联系的。例如：在智能家电类设备的控制一类的应用项目中，通常需要的仅仅是向设备
模式为自动；（３）如果从０２Ｈ分析则命令为进人
待机状态；为避免对命令的错误解析，可以从３个
发送控制命令和接收设备的运转隋况等。此类应用项目自身特点的是偏重于实时控制、传输的数
据量较小、信息组成较为简单（也可能较为复杂）、
方面对协议加以改进：（１）统一命令格式的长度，避
免因为命令长度（ｃ的出现）产生二义性；（２）将命
传输的可靠性要求较高、环境干扰程序较小。而在信息分散集中类的应用项目中，通常需要对分散
的设备信息进行实时地集中汇总等。此类项目应
令编码和附加信息进行区分，避免因为命令头位
置（Ａ和Ｂ的出现）产生二义性；（３）增加数据头和数据尾进行多条命令的区分，避免多条命令的混淆（Ａ、Ｂ、ｃ的出现）。据此修改后的协议２内容如
用的自身特点是偏重于实时信息、传输的数据量
较大、信息组成较为复杂（也可能较为简单）、传输
表２．仂议格式：帧头（１Ｂｙｔｅ，ＦＦＨ）＋命令编码（１Ｂ）＋
附加信息（１Ｂｙｔｅ）＋帧尾（１Ｂｙｔｅ，ＦＥＨ）
说明：附加信息固定为１Ｂｙｔｅ，以统一命令的长度；命令编码采用较大的值和附加信息进行区分；增加帧头和帧尾对命令进行封装，同样帧头和帧尾也和附加信息进行区分。这样当收到串口数据时可以按照下面方法解析命令：首先查找帧头和
的可靠陛要求一般、环境干扰程度较大（也可能较小）。从前面的例子和我们以往的经验可以看出通常偏重于实时控制类的应用多是对系统的可靠性要求较高并且传输数据量小；偏重于实时信息类的应用多是对系统的可靠性要求不高并且传输数
讯项目应用的开发过程，都可以借鉴本方法进行
通信协议的制定。
参考文献
【１】吕松茂，韩震宇，李晓东．用ＰＣｏｍｍ处理Ｗｉｎ—
ｄｏｗｓ环境下的串口通讯叨计算机工程，２００１，２７，
（６）：１７６—１７９．
【２］李现勇．Ｖｉｓｕａｌｃ＋＋串口通信技术与工程实践ＩＭ］．
据量较大。传输信息的组成阴０更多地由设备功能
的复杂程度所决定。而环境干扰程度的大小则完全由设备昕处环境所决定。
下面以对家用空调的控制项目应用为例试
帧尾，确定命令在数据中的位置；然后判断命令的长度（帧尾位置一帧头位置）；最后判断命令是否
北京．人民邮电出版社．２００２．
正确（命令编码＋附加信息）。经过此次改进将很
一８３—
万方数据
串口通信协议的制定方法
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
谢春生， 宋坦路， 石成
河南辉煌科技股份有限公司,河南,郑州,450000黑龙江科技信息
HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION2009，
参考文献(2条)
1.吕松茂,韩震宇,李晓东.用Pcomm处理Windows环境下的串口通讯[J].计算机工程,2001,27,(6):176-179.2.李现勇.VisualC++串口通信技术与工程实践[M].北京人民邮电出版社,2002.
相似文献(10条)
1.期刊论文 王承君 自定义串口数据通信协议的分析与设计 -计算机工程2004,30(24)
以微软公司的MSComm串口通信控件为底层接口,建立了一个简单的串口通信协议(SPCP).SPCP协议的设计基于帧传输的思想,采用发送/应答/重连/失败的方式进行.利用该协议能实现双机短信聊天、文件传输等实时数据通信功能.
2.学位论文 唐明璐 ACS系统中串口/Ethernet协议转换子系统的设计与实现 2006
在信息技术和网络技术高速发展的21世纪，作为社会重要的基础信息设施之一的Internet的建立需要各类网络设备的支持，然而，传统的网络管理系统只能通过网络对具有联网功能的设备进行监控、管理和维护，而当这些设备产生故障断开网络时，或当其他的无联网功能的串口设备出现故障时，就需要技术人员到现场去进行维护，从而浪费了大量的人力、物力。
为了解决传统网络管理系统中存在的串口设备不能通过网络管理的问题，本文提出了带外管理的概念，即为其提供一条独立于设备的数据网络的替代网络链路来访问该设备。实现这一概念的系统建立在B/S架构之上，其硬件核心采用的是基于ARM9内核的嵌入式微处理器S3C2410，软件核心技术采用的是基于嵌入式Linux的网络编程、串口编程、Web应用编程技术等，并且采用了Goahead Web服务器，实现了通过网络对串口设备进行实时地监控、管理和维护。
本文研究的是如何使任何带有串口的设备都可以方便地连接到以太网，并且通过网络对其进行远程管理。首先，本文分析带外管理系统相对于传统网络管理系统的优势；其次，本文对实现带外管理的设备-ACS系统的设计进行介绍，并且针对保证ACS系统数据传输安全的认证协议进行了研究与讨论；再次，本文重点对ACS系统中串口/Ethernet协议转换子系统的设计和实现进行阐述，通过基于Linux的串口编程和网络编程等多项编程技术，解决了传统网络管理系统中存在的串口设备不能联网的问题，实现了串行通信协议和以太网之间可以进行完全透明的相互通信；最后，本文对串口/Ethemet协议转换子系统做了客观、全面的评价，提出了改进建议。
3.期刊论文 王洪.易锡年.李仲阳.WANG HONG.YI XINNIAN.LI ZHONGYANG ARM HMS30C7202与触摸屏接口电路的设计
-微计算机信息2007,23(2)
以Hynix公司的ARM7芯片HMS30C7202和深圳某公司的触摸屏控制器为例,介绍了一个具有串口的触摸屏控制器与ARM控制器之间的通信.本文重点分析了触摸屏通信协议,根据该通信协议设计了ARM串口的通信程序.还运用Mi-crowindows编写了测试程序,测试了触摸屏控制器的分辨力.
4.学位论文 花瑞 交叉口交通信号控制半实物仿真平台的设计 2008
随着我国经济的发展和城市化水平的提高，城市交通问题日趋严重，面对经济发展和城市交通发展的需求，提高交通运输效率的同时降低交通系统给社会和环境带来的负面影响己成为关键之举。因此，研究各种智能交通信号控制技术越来越重要。
由于公路交通系统的重要地位和特殊性，对于交通信号控制技术和算法的研究不适合实地进行，目前普遍采用计算机仿真的方法。本文在分析现行仿真方法及国内外相关技术后，针对传统交叉口交通信号控制系统仿真方法的弊端，同时为了提供一个试验和测试平台以研究新的交通信号机控制算法，提出了一种半实物仿真平台的解决方案，由交通信号机原型机和运行于PC机上的交叉口场景模拟系统构成。其中，交通信号机原型机采用ARM和嵌入式操作系统Linux的解决方案，内部运行交通信号控制算法，产生控制信号；交叉口场景模拟系统利用Visual Basic 6.0开发环境，结合MATLAB，虚拟出一个单交叉口场景，受交通信号机原型机产生的控制信号的控制并向原型机提供其控制软件必需的车辆检测器数据。二者通过串口连接实现硬件在回路仿真，即半实物仿真。
本文的核心是交通信号机原型机及交叉口场景模拟系统两大部分的设计，首先采用ST2410开发板作为主控板，结合信号灯驱动板实现原型机硬件平台的搭建；然后在此基础上通过对嵌入式Linux内核的移植、相关设备驱动程序的开发及上层应用软件的编写，完成了原型机软件部分的设计；其次，在交叉口场景模拟系统部分介绍了交通仿真的基本理论与车辆仿真微观交通流模型等，并在此基础上搭建了一个简易的十字交叉口场景；最后制定了连接这两大部分的串口通信协议，并且实现了对该平台功能的验证。
5.期刊论文 寇强.党宏社.KOU Qiang.DANG Hong-she 一种串口多机应答式通信协议的设计与实现 -电视技术2008,32(z1)
分析了串口多机应答式通信中存在的传输丢失和传输误码故障的产生源.设计出了一种简单可靠的多机应答式通信协议,实现了传输差错控制,在数据帧传输阶段能够实现可靠的协议通信.本协议在调频广播发射机微机控制器中成功应用.
6.学位论文 魏宏权 交通信息采集设备设计与实现 2008
公路交通情况调查是通过对国道、省道、县道、乡道和专用公路交通状况进行经常性、定期或不定期调查，以掌握各等级公路的交通流量、交通流分布、交通流构成、车辆行驶速度等交通流特性，分析交通拥挤状况，为公路规划、养护、管理部门提供交通情况基础资料。随着交通部“黄金周”公路交通量调查统计制度的实施以及交通规划部门对交通调查统计情况的需求，交调观测站点和观测里程大量增加，交调信息需求不断扩大，显然开发全天侯、智能化、自动化的交通数据采集设备具有重要意义。可以代替传统的人工统计，节省大量的人力，也提高了统计数量的正确性，避免了人工统计时在车辆分类上的主观性。
交通信息采集设备通过GPRS与位于交通部的数据中心相连，再通过数据中心以web方式发布数据，构成一个面向INTERNET的公路交通量调查统计系统，具有一定的创新性。是最新的电子信息技术以及互联网技术在交通领域的又一应用。而用GPRS代替电缆，更是节省了大量的铺设电缆所需要的资金，创造了巨大的社会效益。公路交通量调查统计系统（ATIS）属于智能交通的范畴。因此本文先简单介绍了智能交通的发展历史和各国的应用现状，说明了本课题的意义及项目背景；接着介绍了基于Internet的公路交通量调查统计系统的总体构成，各部分模块的功能简介；详细描述了交通信息采集设备的设计,介绍了检测原理，传感器的选择，嵌入式系统在控制模块中的应用。本文重点是交通信息采集设备中控制模块软件的实现。对软件模块按功能进行了划分。介绍了IEC TC57/5 串口通信协议的实现，以及如何通过GPRS实现无线通信。也说明了TCP/IP通信过程。最后，对设备的可靠性方面作了一
些说明。介绍了在软件中提供的一些方法，保证数据传输的可靠。
本论文所述的交通信息采集设备已在天津，山东，浙江，江苏等地的交通调查部门得到了应用。说明了本方案的可行性。
7.期刊论文 肖洋.贾燕玲 基于.Net Framework的串口设备通用程序框架的设计 -科技信息2008,
针对.Net环境下串口设备的程序设计,本文提出了一种通用程序框架的解决方案,可适用于绝大多数串口程序设计.方案用面向对象的程序设计方法,实现了方便快捷地建立串口设备的通信协议,提高了开发串口设备程序的效率.简化了上层应用程序的调用和纠错.
8.学位论文 李小国 EPON系统交换模块驱动程序的研究 2006
EPON（Ethernet Passive Optical Network）是现在PON技术中的一种，由IEEE802.3 EFM（Ethernet for the First Mile）提出。EPON是一种采用点到多点网络结构、无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和时分MAC（Media Access Control）媒体访问控制方式、提供多种综合业务的宽带接入技术。它综合了以太网成本低、兼容性好以及PON技术介质共享的优点，以远远高于现有接入技术的带宽向终端用户提供可靠的数据、话音和视频通信，因此EPON技术现在被许多企业高度关注。
本文从整体上介绍了EPON系统中软件和硬件的实现原理和方案，重点分析了交换芯片VSC7388驱动程序的移植和软件功能中的VLAN和IGMPSnooping功能模块的设计。具体内容如下所示：
(1) 分析了EPON的整体体系结构、工作流程、特点和优势。
(2) 描述了本课题中EPON系统的硬件和软件架构。硬件方面OLT的CPU采用PowerPC的处理器MPC8241，核心交换模块采用VITESSE公司的产品VSC7388。软件发面主要采用嵌入式操作系统Linux。
(3) 分析了交换芯片VSC7388内部Firmware的结构，描述了VSC7388驱动程序的设计方法。由于嵌入式微控制器MPC8241通过RS232接口控制VSC7388，所以设计了两者通信所用的串口通信协议。
(4) 介绍了一些常用的以太网二层协议的原理，例如VLAN和IGMP Snooping，描述了它们在交换芯片VSC7388中的实现方法。 (5) 最后阐述了对EPON系统进行了测试的结果。结果表明设计的软件系统工作正常，EPON系统性能良好。
9.期刊论文 杨光.雷志雄.Yang Guang.Lei ZhiXiong 远程维护控制系统串口通信协议研究 -电子技术2009,46(1)
为实现对装备的远程维护与控制,针对装备远程维护控制功能,设计了五类帧结构,并提出了通信协议标准,从而建立了远程维护控制系统,统一了装备串口通信协议标准,解决了装备信息无法共享与装备无法远程维护控制问题.
10.学位论文 张晗 基于射频识别（RFID）技术的资料中心借阅信息管理系统 2006
无限射频识别技术(Radio frequency Identification，英文简称为RFID)的理论最早产生于二战之后，发展至今已经有了60多年的历史，其用途也从军用渐渐转入民用。随着现代信息技术的发展，无限射频技术在生产、生活的许多方面得到了越来越广泛的应用。以生产制造型企业为例，现代的生产制造型企业所用到的各种各样信息比传统的制造型企业要丰富得多，而且管理方式也更加趋于复杂。如果对于员工个人信息的管理仍然采用人工方式进行管理，费时费力还不能够保证准确性和实时性。为解决这一问题，本人所在的团队在.NET平台下利用网络数据库技术和无限射频识别技术进行了尝试，以员工射频信息卡为媒介，实现了对企业员工在装备制造型企业技术资料中心借阅信息的实时查询和管理.
本文对整个系统的软硬件组成进行了介绍，详细介绍了生产制造型企业中资料中心员工个人信息管理系统的工作机制，包括结合3964串口通信协议介绍射频设备和计算机的通信原理，以及在.NET环境下如何实现登记借阅信息管理的实现方法。文章还介绍了本系统在河北省某生产制造型企业的实际应用效果，和作者对无限射频技术在各个工业部门应用的总结和展望。
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hljkjxx200933084.aspx
授权使用：北京理工大学(北京理工大学)，授权号：b528bc15-a0bb-4608-b924-9e1800e3b1b4
下载时间：2010年10月23日
信１息ｌ科【学
科技信总
——黑龙江——
串口通信协议的制定方法
谢春生宋坦路石成
（河南辉煌科技股份有限公司，河南郑州４５００００）
摘要：在当前工业应用中，串口通信依靠其低廉、方便、易行、成熟的特点，得以广泛使用。本文从串口项目应用的特点对串口通信协议的制定方法进行介绍。
关键词：串口；通信协议；制定方法串口通信是目前单片机和ＤＳＰ等嵌入式系统之间，以及嵌入式系统与ＰＣ机或无线模块之间
着完成—个简单的串１２１通信协表１
的一种非常重要且普遍使用的通信方式，在数据量要求不是特别高的情况下，因其具有简单、低
廉、成熟和通用等优点，为过去和现在的工业作出了巨大的贡献，在未来一段时期仍将发挥不可低估的作用。通信协议是需要通信的双方所达成的
特点进行分析：作为对家电的—三≥ｊ鱼堕凳萼里堕————ｊ盟噬垦善旦堕）＿—一
控制，对控制的实时陛和可靠
。
待／ｌ机，Ｕ“
；；ｉ
芜
性要求较高；作为家庭环境使
设置工作模式０３Ｈ０１Ｈ制冷：０２Ｈ制热＃０３Ｈ自动
０１
用，环警于扰程塞剖、ｉ警制窘
一种约定，它对包括数据格式、同步方式、传送速
度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问
望望舌ｉ竺１型璺兰！掣坌芝］ｉ■—————————一
翥苇要囊
：。４：
Ｈ。，誓器？ｉ：＿裂：‘嚣寄嚣’
Ｂｙｔｅ）
开机、待机、设置工作模式、调—————————二二二＿磊函再———————一…１‘赫口信息（１
题作出统一规定，在双方的通信中必须共同遵守。
为了能够充分发挥串口通信的自身作用，制定合
适的应用层的串口通信协｝义就显得尤为重要。
在串口通信的长期应用过程中，出现过许许多多的通信协议，有的在使用中遭淘汰，而有的则
得以保留。从这些得以保留的协议中可以发现它们的共同点是在各自所处的项目应用中是最为合
擞黧簇设鼎墨式
节温度、调节冈逮等。这五个命
令都可以用命令编码的方式加
控制命令
命令编码（１Ｂｙｔｅ）
并机ｉ１
Ｈ——————１丽弋丽郓———一
ｌ弱
墅！
Ｅ１ＨＥ２ＨＥＳＨＥ４Ｈ
。，掣播蒸撼：：裂黎，
！！！堡婆！！！！生鎏！！！！壹垄表３
式（制冷、制热、自动等）、具体速档位（低速、中速、高速）。我
塑蔓垦鎏
的温度值（１６～３０℃）、具体的风
们不把这些具体的命令信息
（调节１６℃、调节１７℃等）进行逐一编码一方面是为了减少命令编码的数量，另一方面方便空调控制器对命令编码的解析处理，还利于以后空调增加新
竺竺竺鱼全塑璺塑也！
开机待机设置工作模式调节温度调节风速
竺篮！垡皇塑型
００Ｈ（预留）００Ｈ（预留）
０１Ｈ制冷：０２１：＇１制热；０３Ｈ自动８１Ｈ（对应１６℃）一８ＦＨ（对应３０℃）
温度范围可以双向扩展ＯＡＨ低速；０８Ｈ中速；ＯＣＨ高速可以在原有的风速档位中进行增加
适的。那么如何才能制定—个合适的串Ｅｌ通信协议呢？我认为在为—个项目进行串口通信协议制定时首先要清晰地了解项目应用的自身特点和发
展预计。项目应用自身特点包括五个方面：（１）偏重
于实时控制还是偏重于实时信息；（２）传输数据量的大小；（３）传输信息的组成；（４）对传输的可靠性
要求程度；（５）设备所处环境的干扰程度。项目发展预计包括三个方面：（Ｉ）传输数据量的增加程度；
Ｅ５Ｈ
功能时进行命令扩展。空调控制传输的信息仅需要命令编码和参数信息，因而传输数据量也是较
小的。我们按照下面步骤进行通信协议的制定和优化。
大程度Ｅ保证处理命令的正确性。
步骤３：还可以根据项目应用的发展预计来对协议进行优化修改。首先可以提高协议的可靠性，例如：发送的命令为：ＦＦＨＥ４Ｈ０３ＨＦＥＨ，对于协议２来说是正确的，但是如果命令在传输中受到干扰变为：ＦＦＨＥ５Ｈ０３ＨＦＥＨ，则无法进行区分。其次考虑今后功能的增强（如：调节温度的范围扩大ｌＯ℃一３５℃，调节风速的范围扩大为：慢速、低速、中速、快速、高速），则协议２中的附加信息的编码是不利于扩展的（对于空调控制器的处理可能０１已经固定为１６℃，不会改为１０℃，而在ＯＦＨ之后进行新增温度范围的定义，女Ｉ：１０Ｈ表示１０℃和原来的连续表示范围相比也会造成处理上的不便）。我们可以在命令数据中增加校验来进行解决或改善问题Ｉ，例如：和校验、ＣＲＣ校验等。而问题２的解决更多的需要对项目发展的合理预计和通信协议制定经验。对协议２进行改进的协议３内容如表３：协议格式：帧头（１Ｂｙｔｅ，ＦＦＨ）＋命令编码（１Ｂ）＋附加信息（１Ｂｙｔｅ）＋和校验（１Ｂ）＋帧尾（１Ｂｙｔｅ，ＦＥＨ）
经过Ｅ面３个步骤之后，该通信协议对于本项目应用已经较为合适。我们在进行其它串口通
（２）传输信息组成的增加程度；（３股备所处环境干
扰的增加程度。为了保证制定的串口通信协议有较长的生存期，必须在充分考虑项目应用自身特点的同时，正确地对项目发展进行预计，依据预计
步骤ｌ将各种控制命令和附加信息进行命令编码，制定初步的协议１内容如表ｌ：协议格式：命
令格式（１Ｂｙｔｅ）＋附加信息（无或１Ｂｙｔｅ）
步骤２：对协议１进行分析，因为串口接收数
信息对项目应用自身特点影响程度的大小针对协
议制定进行适当的预留，使协议具有一定的可扩
展空间，在项目应用将来在发展变化时仍能适用。
在制定串口通信协议时先要对项目应用的
据的连续陛，在收到数据时需要对命令的完整性
和正确性加以判断。例如：当收到命令内容．＇０４Ｈ０３Ｈ０３Ｈ０２Ｈ时，可以有３种解析：（１）如果从０４Ｈ分析命令为调节温度为１８℃和设置工作模式为制热；（２）如果从０３Ｈ分析则命令为设置工作
自身特戋进行分析，而项目自身特点的五个方面
通常是相互联系的。例如：在智能家电类设备的控制一类的应用项目中，通常需要的仅仅是向设备
模式为自动；（３）如果从０２Ｈ分析则命令为进人
待机状态；为避免对命令的错误解析，可以从３个
发送控制命令和接收设备的运转隋况等。此类应用项目自身特点的是偏重于实时控制、传输的数
据量较小、信息组成较为简单（也可能较为复杂）、
方面对协议加以改进：（１）统一命令格式的长度，避
免因为命令长度（ｃ的出现）产生二义性；（２）将命
传输的可靠性要求较高、环境干扰程序较小。而在信息分散集中类的应用项目中，通常需要对分散
的设备信息进行实时地集中汇总等。此类项目应
令编码和附加信息进行区分，避免因为命令头位
置（Ａ和Ｂ的出现）产生二义性；（３）增加数据头和数据尾进行多条命令的区分，避免多条命令的混淆（Ａ、Ｂ、ｃ的出现）。据此修改后的协议２内容如
用的自身特点是偏重于实时信息、传输的数据量
较大、信息组成较为复杂（也可能较为简单）、传输
表２．仂议格式：帧头（１Ｂｙｔｅ，ＦＦＨ）＋命令编码（１Ｂ）＋
附加信息（１Ｂｙｔｅ）＋帧尾（１Ｂｙｔｅ，ＦＥＨ）
说明：附加信息固定为１Ｂｙｔｅ，以统一命令的长度；命令编码采用较大的值和附加信息进行区分；增加帧头和帧尾对命令进行封装，同样帧头和帧尾也和附加信息进行区分。这样当收到串口数据时可以按照下面方法解析命令：首先查找帧头和
的可靠陛要求一般、环境干扰程度较大（也可能较小）。从前面的例子和我们以往的经验可以看出通常偏重于实时控制类的应用多是对系统的可靠性要求较高并且传输数据量小；偏重于实时信息类的应用多是对系统的可靠性要求不高并且传输数
讯项目应用的开发过程，都可以借鉴本方法进行
通信协议的制定。
参考文献
【１】吕松茂，韩震宇，李晓东．用ＰＣｏｍｍ处理Ｗｉｎ—
ｄｏｗｓ环境下的串口通讯叨计算机工程，２００１，２７，
（６）：１７６—１７９．
【２］李现勇．Ｖｉｓｕａｌｃ＋＋串口通信技术与工程实践ＩＭ］．
据量较大。传输信息的组成阴０更多地由设备功能
的复杂程度所决定。而环境干扰程度的大小则完全由设备昕处环境所决定。
下面以对家用空调的控制项目应用为例试
帧尾，确定命令在数据中的位置；然后判断命令的长度（帧尾位置一帧头位置）；最后判断命令是否
北京．人民邮电出版社．２００２．
正确（命令编码＋附加信息）。经过此次改进将很
一８３—
万方数据
串口通信协议的制定方法
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
谢春生， 宋坦路， 石成
河南辉煌科技股份有限公司,河南,郑州,450000黑龙江科技信息
HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION2009，
参考文献(2条)
1.吕松茂,韩震宇,李晓东.用Pcomm处理Windows环境下的串口通讯[J].计算机工程,2001,27,(6):176-179.2.李现勇.VisualC++串口通信技术与工程实践[M].北京人民邮电出版社,2002.
相似文献(10条)
1.期刊论文 王承君 自定义串口数据通信协议的分析与设计 -计算机工程2004,30(24)
以微软公司的MSComm串口通信控件为底层接口,建立了一个简单的串口通信协议(SPCP).SPCP协议的设计基于帧传输的思想,采用发送/应答/重连/失败的方式进行.利用该协议能实现双机短信聊天、文件传输等实时数据通信功能.
2.学位论文 唐明璐 ACS系统中串口/Ethernet协议转换子系统的设计与实现 2006
在信息技术和网络技术高速发展的21世纪，作为社会重要的基础信息设施之一的Internet的建立需要各类网络设备的支持，然而，传统的网络管理系统只能通过网络对具有联网功能的设备进行监控、管理和维护，而当这些设备产生故障断开网络时，或当其他的无联网功能的串口设备出现故障时，就需要技术人员到现场去进行维护，从而浪费了大量的人力、物力。
为了解决传统网络管理系统中存在的串口设备不能通过网络管理的问题，本文提出了带外管理的概念，即为其提供一条独立于设备的数据网络的替代网络链路来访问该设备。实现这一概念的系统建立在B/S架构之上，其硬件核心采用的是基于ARM9内核的嵌入式微处理器S3C2410，软件核心技术采用的是基于嵌入式Linux的网络编程、串口编程、Web应用编程技术等，并且采用了Goahead Web服务器，实现了通过网络对串口设备进行实时地监控、管理和维护。
本文研究的是如何使任何带有串口的设备都可以方便地连接到以太网，并且通过网络对其进行远程管理。首先，本文分析带外管理系统相对于传统网络管理系统的优势；其次，本文对实现带外管理的设备-ACS系统的设计进行介绍，并且针对保证ACS系统数据传输安全的认证协议进行了研究与讨论；再次，本文重点对ACS系统中串口/Ethernet协议转换子系统的设计和实现进行阐述，通过基于Linux的串口编程和网络编程等多项编程技术，解决了传统网络管理系统中存在的串口设备不能联网的问题，实现了串行通信协议和以太网之间可以进行完全透明的相互通信；最后，本文对串口/Ethemet协议转换子系统做了客观、全面的评价，提出了改进建议。
3.期刊论文 王洪.易锡年.李仲阳.WANG HONG.YI XINNIAN.LI ZHONGYANG ARM HMS30C7202与触摸屏接口电路的设计
-微计算机信息2007,23(2)
以Hynix公司的ARM7芯片HMS30C7202和深圳某公司的触摸屏控制器为例,介绍了一个具有串口的触摸屏控制器与ARM控制器之间的通信.本文重点分析了触摸屏通信协议,根据该通信协议设计了ARM串口的通信程序.还运用Mi-crowindows编写了测试程序,测试了触摸屏控制器的分辨力.
4.学位论文 花瑞 交叉口交通信号控制半实物仿真平台的设计 2008
随着我国经济的发展和城市化水平的提高，城市交通问题日趋严重，面对经济发展和城市交通发展的需求，提高交通运输效率的同时降低交通系统给社会和环境带来的负面影响己成为关键之举。因此，研究各种智能交通信号控制技术越来越重要。
由于公路交通系统的重要地位和特殊性，对于交通信号控制技术和算法的研究不适合实地进行，目前普遍采用计算机仿真的方法。本文在分析现行仿真方法及国内外相关技术后，针对传统交叉口交通信号控制系统仿真方法的弊端，同时为了提供一个试验和测试平台以研究新的交通信号机控制算法，提出了一种半实物仿真平台的解决方案，由交通信号机原型机和运行于PC机上的交叉口场景模拟系统构成。其中，交通信号机原型机采用ARM和嵌入式操作系统Linux的解决方案，内部运行交通信号控制算法，产生控制信号；交叉口场景模拟系统利用Visual Basic 6.0开发环境，结合MATLAB，虚拟出一个单交叉口场景，受交通信号机原型机产生的控制信号的控制并向原型机提供其控制软件必需的车辆检测器数据。二者通过串口连接实现硬件在回路仿真，即半实物仿真。
本文的核心是交通信号机原型机及交叉口场景模拟系统两大部分的设计，首先采用ST2410开发板作为主控板，结合信号灯驱动板实现原型机硬件平台的搭建；然后在此基础上通过对嵌入式Linux内核的移植、相关设备驱动程序的开发及上层应用软件的编写，完成了原型机软件部分的设计；其次，在交叉口场景模拟系统部分介绍了交通仿真的基本理论与车辆仿真微观交通流模型等，并在此基础上搭建了一个简易的十字交叉口场景；最后制定了连接这两大部分的串口通信协议，并且实现了对该平台功能的验证。
5.期刊论文 寇强.党宏社.KOU Qiang.DANG Hong-she 一种串口多机应答式通信协议的设计与实现 -电视技术2008,32(z1)
分析了串口多机应答式通信中存在的传输丢失和传输误码故障的产生源.设计出了一种简单可靠的多机应答式通信协议,实现了传输差错控制,在数据帧传输阶段能够实现可靠的协议通信.本协议在调频广播发射机微机控制器中成功应用.
6.学位论文 魏宏权 交通信息采集设备设计与实现 2008
公路交通情况调查是通过对国道、省道、县道、乡道和专用公路交通状况进行经常性、定期或不定期调查，以掌握各等级公路的交通流量、交通流分布、交通流构成、车辆行驶速度等交通流特性，分析交通拥挤状况，为公路规划、养护、管理部门提供交通情况基础资料。随着交通部“黄金周”公路交通量调查统计制度的实施以及交通规划部门对交通调查统计情况的需求，交调观测站点和观测里程大量增加，交调信息需求不断扩大，显然开发全天侯、智能化、自动化的交通数据采集设备具有重要意义。可以代替传统的人工统计，节省大量的人力，也提高了统计数量的正确性，避免了人工统计时在车辆分类上的主观性。
交通信息采集设备通过GPRS与位于交通部的数据中心相连，再通过数据中心以web方式发布数据，构成一个面向INTERNET的公路交通量调查统计系统，具有一定的创新性。是最新的电子信息技术以及互联网技术在交通领域的又一应用。而用GPRS代替电缆，更是节省了大量的铺设电缆所需要的资金，创造了巨大的社会效益。公路交通量调查统计系统（ATIS）属于智能交通的范畴。因此本文先简单介绍了智能交通的发展历史和各国的应用现状，说明了本课题的意义及项目背景；接着介绍了基于Internet的公路交通量调查统计系统的总体构成，各部分模块的功能简介；详细描述了交通信息采集设备的设计,介绍了检测原理，传感器的选择，嵌入式系统在控制模块中的应用。本文重点是交通信息采集设备中控制模块软件的实现。对软件模块按功能进行了划分。介绍了IEC TC57/5 串口通信协议的实现，以及如何通过GPRS实现无线通信。也说明了TCP/IP通信过程。最后，对设备的可靠性方面作了一
些说明。介绍了在软件中提供的一些方法，保证数据传输的可靠。
本论文所述的交通信息采集设备已在天津，山东，浙江，江苏等地的交通调查部门得到了应用。说明了本方案的可行性。
7.期刊论文 肖洋.贾燕玲 基于.Net Framework的串口设备通用程序框架的设计 -科技信息2008,
针对.Net环境下串口设备的程序设计,本文提出了一种通用程序框架的解决方案,可适用于绝大多数串口程序设计.方案用面向对象的程序设计方法,实现了方便快捷地建立串口设备的通信协议,提高了开发串口设备程序的效率.简化了上层应用程序的调用和纠错.
8.学位论文 李小国 EPON系统交换模块驱动程序的研究 2006
EPON（Ethernet Passive Optical Network）是现在PON技术中的一种，由IEEE802.3 EFM（Ethernet for the First Mile）提出。EPON是一种采用点到多点网络结构、无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和时分MAC（Media Access Control）媒体访问控制方式、提供多种综合业务的宽带接入技术。它综合了以太网成本低、兼容性好以及PON技术介质共享的优点，以远远高于现有接入技术的带宽向终端用户提供可靠的数据、话音和视频通信，因此EPON技术现在被许多企业高度关注。
本文从整体上介绍了EPON系统中软件和硬件的实现原理和方案，重点分析了交换芯片VSC7388驱动程序的移植和软件功能中的VLAN和IGMPSnooping功能模块的设计。具体内容如下所示：
(1) 分析了EPON的整体体系结构、工作流程、特点和优势。
(2) 描述了本课题中EPON系统的硬件和软件架构。硬件方面OLT的CPU采用PowerPC的处理器MPC8241，核心交换模块采用VITESSE公司的产品VSC7388。软件发面主要采用嵌入式操作系统Linux。
(3) 分析了交换芯片VSC7388内部Firmware的结构，描述了VSC7388驱动程序的设计方法。由于嵌入式微控制器MPC8241通过RS232接口控制VSC7388，所以设计了两者通信所用的串口通信协议。
(4) 介绍了一些常用的以太网二层协议的原理，例如VLAN和IGMP Snooping，描述了它们在交换芯片VSC7388中的实现方法。 (5) 最后阐述了对EPON系统进行了测试的结果。结果表明设计的软件系统工作正常，EPON系统性能良好。
9.期刊论文 杨光.雷志雄.Yang Guang.Lei ZhiXiong 远程维护控制系统串口通信协议研究 -电子技术2009,46(1)
为实现对装备的远程维护与控制,针对装备远程维护控制功能,设计了五类帧结构,并提出了通信协议标准,从而建立了远程维护控制系统,统一了装备串口通信协议标准,解决了装备信息无法共享与装备无法远程维护控制问题.
10.学位论文 张晗 基于射频识别（RFID）技术的资料中心借阅信息管理系统 2006
无限射频识别技术(Radio frequency Identification，英文简称为RFID)的理论最早产生于二战之后，发展至今已经有了60多年的历史，其用途也从军用渐渐转入民用。随着现代信息技术的发展，无限射频技术在生产、生活的许多方面得到了越来越广泛的应用。以生产制造型企业为例，现代的生产制造型企业所用到的各种各样信息比传统的制造型企业要丰富得多，而且管理方式也更加趋于复杂。如果对于员工个人信息的管理仍然采用人工方式进行管理，费时费力还不能够保证准确性和实时性。为解决这一问题，本人所在的团队在.NET平台下利用网络数据库技术和无限射频识别技术进行了尝试，以员工射频信息卡为媒介，实现了对企业员工在装备制造型企业技术资料中心借阅信息的实时查询和管理.
本文对整个系统的软硬件组成进行了介绍，详细介绍了生产制造型企业中资料中心员工个人信息管理系统的工作机制，包括结合3964串口通信协议介绍射频设备和计算机的通信原理，以及在.NET环境下如何实现登记借阅信息管理的实现方法。文章还介绍了本系统在河北省某生产制造型企业的实际应用效果，和作者对无限射频技术在各个工业部门应用的总结和展望。
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hljkjxx200933084.aspx
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下载时间：2010年10月23日