西门子串口引脚定义及协议使用

   串口通讯，又经常被称为点对点通讯或者PtP通讯，是工业设备中的一种非常通用的通讯方式，常用于获取相对远程采集设备的数据。串行通信，通常利用RS232C或者RS485电气接口，实现ASCII码或者Modbus通讯；其特点是通信线路简单，成本较低，用于解决不同厂商产品之间节点少、数据量小、通讯速率低、实时性要求不高的场合，如过程仪表、变频器、连接扫描仪、条码阅读器等带有串行通讯接口的设备，CP卡加载通讯协议后，还可以和支持Modbus协议的现场仪表通讯。

    为了实现设备相互通讯，通讯双方的通讯接口和通讯协议要一致，最基本的串行通讯的数据帧格式和波特率也要匹配。

西门子串行通讯支持的数据帧格式：

· 起始位：1位；

· 数据位：7/8位；

· 校验位：1位奇/偶校验位，或者没有校验位；

· 停止位：1/2位。

    常用的串行数据接口有:RS232C 和 RS485/422。RS-232C、RS-422/485 标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。

一、RS232C接口

RS-232C 是低速率的单端串行通讯，RS-232C 采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。

1.RS232C 通讯接口特点

· RS-232采取不平衡传输方式，其收、发端的数据信号是相对于信号地，抗共模干扰能力差；

· 近距离通讯，最大通信距离15m；

· 只能用于点对点（即一对收/发设备）通讯。

2. RS232C 接口定义

RS232C并未定义连接器的物理特性，不同类型的连接器引脚定义也各不相同，其中9针和25针的引脚定义对照，如下图所示。

最为简单且常用的是三线制接法，即Txd，Rxd和地线三根，如上图中红色（2，3）和紫色（5）三个针脚。

二、RS422/485 接口

RS-422/485 改进 RS-232 通信距离短、速率低的缺点。

1.RS422/485接口特点

· RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输；

· 平衡传输抗干扰能力更强，使传输距离更远，通讯距离最长1200米；

· 可以连接多个设备，RS422总线可支持10个节点（单机发送、多机接收的单向传输），RS485可支持32个节点（多点、双向通讯能力）；

· 网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持星型或树形；

· 传输距离超过50米，需要在两端加终端电阻330欧姆（推荐用LIYCY电缆）；

2.RS422/485接口定义

RS422/485 的端口有9针、15针，CP340/341/440/441的接口是15针，如下图所示。

三、常用的协议类型

1.ASCII 协议，又称自由口

    ASCII 协议通过通讯处理器和通讯伙伴之间的点对点连接控制数据传输。由于消息的结构完全由用户定义，用户可以以 ASCII 协议为基础开发自己的消息。在接收方只需要定义接收消息的结束方式，发送接收双方协商一致。

    ASCII 驱动程序允许发送和接收任何结构的数据（所有可打印的 ASCII 码表字符符以及从 00 到 FFH [带有 8 个数据位字符帧] 的所有其它字符或从 00 到 7FH [带有 7 个数据位字符帧]的所有其它字符）。ASCII协议适用于与支持串行通信的智能仪表、条形码阅读器、扫描仪、打印机等设备进行通讯。

1.Modbus 协议

    MODBUS RTU 通信协议是以主从的方式进行数据传输的，主动方发送请求，被动方响应请求，应答的方式。在传输的过程中主站是主动方，即主站发送数据请求报文到从站；从站是被动方，即如果正常从站返回正常响应报文，如果故障从站返回异常响应报文，如下图所示。

MODBUS 系统中，数据交换需要通过功能代码（Function Code）来控制的，具体分以下两类。

有些功能码是对位操作的，通信的用户数据是以位为单位的：

· FC01读输出位的状态；

· FC02读输入位的状态；

· FC05写单个输出位；

· FC15写多个输出位。

有些功能码是对16位寄存器操作的，通信的用户数据是以字为单位的：

· FC03读输出寄存器；

· FC04读输入寄存器；

· FC06写单个输出寄存器；

· FC16写多个输出寄存器。

这些功能码是对四个数据区位输入、位输出、寄存器输入、寄存器输出进行访问的。