一、串行通信介绍

1、串行通信概述

串行通信是将数据分成若干二进制位（bit），然后通过一条线路或一个通信信道，按照规定的规程逐位依次进行传输，实现计算机与计算机或计算机与外部设备之间的通信（数据交换）。

在通信领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串行通信。随着计算机网络化和微机分级分布式应用系统的发展，通信的功能越来越重要。通信是指计算机与外界的信息传输，既包括计算机与计算机之间的传输，也包括计算机与外部设备，如终端、打印机和磁盘等设备之间的传输。

串行通信具有占用硬件资源少、可大幅度降低通信线路成本、简化通信设备、应用灵活、易维护等诸多优点，在工业控制、电力通信、智能仪表等领域得到了广泛应用。

2、串行通信特点

数据在单条一位宽的传输线上，一比特接一比特地按顺序传送的方式称为串行通信。

一位接一位地顺序传送。这样一个字节的数据要分8次由低位到高位按顺序一位位地传送。由此可见，串行通信的特点如下：

（1）节省传输线，这是显而易见的。尤其是在远程通信时，此特点尤为重要。这也是串行通信的主要优点。

（2）数据传送效率低。与并行通信比，这也这是显而易见的。这也是串行通信的主要缺点。

例如：传送一个字节，并行通信只需要1T的时间，而串行通信至少需要8T的时间。 由此可见，串行通信适合于远距离传送，可以从几米到数千公里。对于长距离、低速率的通信，串行通信往往是唯一的选择。并行通信适合于短距离、高速率的数据传送，通常传输距离小于30米。特别值得一提的是，现成的公共电话网是通用的长距离通信介质，它虽然是为传输声音信号设计的，但利用调制解调技术，可使现成的公共电话网系统为串行数据通信提供方便、实用的通信线路。

3、串行通信方式

EIA-RS232、EIA-RS485、电流环、CAN等串行通信方式是通信领域中应用广泛的串行接口。EIA-RS232是全双工的通信模式，可保证短距离点对点的高速传输，EIA-RS485实现了较长距离下的多点互联通信。CAN属于现场总线的范畴，采用了多主机制，改善了在集散控制系统下的主从通信模式。

随着应用需求的复杂化，对串行通信的性能、通信效率的提升需求越来越明显。如何制定一套切实可行、简单易用，又能大幅度提高串行通信效率的通信协议；如何在PC端、嵌入式系统端构建一个高效的串行数据处理的应用程序，是串行通信协议中等待解决的问题。本文将以加油站信息管理系统为例，介绍串行通信协议的制定以及高效通信数据处理的实现。

二、串行通信协议的设计

1、系统总体结构

加油站信息管理系统的结构如图1所示，每台加油机为一个应用节点（即图1中的控制点），通过半双工RS-485总线连接至通信控制器，在RS-485网络中，通信控制器为主机，各加油机为从机，构成一个主从通信的网络架构。在多种串行接口标准中，RS-485接口结构简单、通信速率高、传输距离远、使用传输线较少，长距离通信较经济，在集散式控制装置中得到了广泛应用。RS-485采用差分电平传输，只需2根信号线，即可以方便地增加控制节点数目。

通信控制器通过全双工RS-232总线与管理PC进行数据交互，管理PC和通信控制器层面的数据交互，保证了实时性和高效性，采用互为主机的通信方式，以此构成集散控制系统。