S7-200系列PLC的串行数据通信

    串行数据通信是指以位为单位的数据传输方式。在这种数据传输方式中，数据传输在一个传输的方向上只用一根通信线，这根通信线既作为数据线，又作为通信联络控制线，数据和联络信号在这根线上按位进行传输。    (1)串行数据传送模式    串行数据通信可分为单工( Simplex)通信、半双工(Half Duplex)通信和全双工(Full Duplex)通信三种传送方式，如图6-2所示。单工通信：单工通信是指数据只能沿一个固定方向传输，而不能反向传输，即传输是单向的，任何时间都不能改变。半双工通信：半双工通信是指在数据通信时，数据可以沿两个方向传输，但是在同一时刻数据只能沿一个方向传输。全双工通信：全双工通信是指在数据通信时，数据可以同时沿两个方向传输，可提高传输速率。
    图6-2    串行数据传送模式    (2)异步通信方式和同步通信方式    串行数据通信按其传输的信息格式可分为异步通信方式和同步通信方式两种。    ①异步通信方式。    异步通信是指相邻两个字符数据之间的停顿时间长短不一。在异步通信中，收发的每一个字符数据是由四部分按顺序组成的，其信息格式如图6-3所示。
    图6-3    异步通信的信息格式    在通信开始之前，收发双方要把采用的信息格式和数据传输速率作统一的规定。通信时，发送方把要发送的代码数据拼装成以起始位开始，停止位结束，代码数据的低位在前，高位在后的串行字符信息格式进行发送。在每个串行字符之间允许有不定长的空闲位，一直到要发送的代码数据结束。起始位“0”作为联络信号，通知接收方开始接收数据，停止位“1”和空闲位“1”告知接收方一个串行字符数据传送完毕。通信开始后，接收方不断地检测传输线，查看是否有起始位到来，当收到一系列的“1”之后，若接收到一个“0”位，说明起始位出现，开始接收所规定的数据位和奇偶校验位及停止位。经过校验处理后，把接收到的代码数据位部分拼装成一个代码数据。一个串行字符接收完成后，接收方又继续检测传输线，监视“0”的到来和开始接收下一个串行字符代码。    异步通信是按字符传输的，发送方每发送一个字符，就用起始位通知接收方，以此来重新核对收发双方的同步。即使接收方和发送方的时钟频率略有偏差，也不会因偏差的累积而导致错位，此外，字符之间的空闲位也为这种偏差提供了缓冲，所以异步通信的可靠性很高。但是，由于异步通信方式要花费时间来传送起始位、停止位等附加的非有效信息位，因此它的传输效率较低，一般用于低速通信的场合。    ②同步通信方式。    同步通信传输的信息格式是由同步信息、固定长度的数据字符块及校验字符组成的数据帧，其格式如图6-4所示。
    图6-4    同步通信的信息格式    在同步通信的信息格式中，设置的同步字符起联络作用，由它来通知接收方开始接收数据。同步字符的编码由不同通信系统的通信双方约定，通常是8位长度。开始通信之前，收发双方约定同步字符的编码形式和同步字符的个数。通信开始后，接收方首先搜索同步字符，即从串行位流中拼装字符，与事先约定的同步字符进行比较，若比较结果相同则说明同步字符已经到来，接收方开始接收数据，并按规定的数据长度将接收到的数据拼装成一个个的数据字符，直到所有数据传输完毕。经校验处理，并确认合格后，完成一个信息帧的接收。    在同步通信方式中，发送方和接收方要保持完全的同步，因此要求收发双方使用同一时钟。在近距离通信时，可采用在传输线中增加一根时钟信号线来解决；在远距离通信时，可采用锁相技术，通过调制解调方式从数据流中提取同步信号，使接收方得到和发送方时钟频率完全相同的接收时钟信号。由于同步通信方式不需要在每个数据字符前后加起始位和停止位，而只需在数据字符块前加1～2个同步字符，传输效率较高，但由于硬件复杂，因此一般用于高速通信（传输速率大于2Mbit/s）的场合。