接口通信协议(接口通信协议的验证方法)

这样理解, 通信有两个概念，1物理层，2通信协议。物理成比做公路：高速（rs422）、省道（rs232）、便道（rs485）等； 通信协议比做汽车：有Q7(dp)、A6(modbus)、COMRY(can)等；
1:通信接口与通信协议没有一一对应关系;如RS485接口可以采用Modbus，Profilbus，TCP/IP等协议。 2:协议不同不能兼容，Modbus,要接入Profilbus总线，需要一个转接设备才可以，具体搜一下Modbus转Profilbus。3：通信协议可以自己定义，规则定好，挂接的设备都遵守就可以沟通了。 4：跟第3问题是一样的，制定一个协议大家遵守就可以通讯了。比如：你可以采用查询式，PC向设备发申请，设备收到申请传给PC数据。

常见的串行通信协议 1.UARTUART是通用异步收发传输器，使用RxD和TxD两根线实现异步全双工通信；为确保通信可靠，可以在通信两边接共地；因此，完整的UART通信只需最少3根线即可。RxD是发送数据线，TxD是接收数据线，通信双方使用交叉互联，RxD接对方TxD，TxD接对方RxD。UART使用标准的TTL/CMOS电平（0~5V，0~3.3V，0~2.5V，0~1.8V）来表示数据，高电平表示1，低电平表示0.为了增强抗干扰能力，提高传输长度，可将TTL/CMOS 电平转换为RS232电平逻辑电平，3~12V表示0，-3~-12V表示1（RS232为负逻辑）1）UART平时处于空闲状态，逻辑1状态。2）当有数据发送时，先发送起始位，即将TxD拉低并维持1位时间，接收方在检测到起始位下降沿，等待1.5位后开始一位一位检测数据。3）发送数据，UART数据一帧可以是5，6，7，8位等，一般是8bit，一个字节。数据发送是先发送低位，依次发送，直到最高位。4）可以使用0或者1bit的校验位，校验位可以是奇校验或者偶检验。奇校验：数据加校验位中1的个数为奇数；偶校验：数据加校验位中1的个数为偶数。5）最后是停止位，数据线恢复到空闲状态，停止位可以是1，1.5，2位。1位时间由波特率决定，在UART通信中，波特率（一秒钟传输的符号数）等于比特率（一秒钟传输的字符数），通信双方使用约定的一致的波特率进行通信，常见的波特率有4800，9600，115200等。2.I2C与UART不同，I2C 是同步半双工通信协议。I2C使用SCL，SDA两根双向数据线进行通信，同时为了支持线与逻辑，需要使用开漏输出，同时使用上拉电阻；上拉电阻大小常见的有1.8K，4.7K，10K；在低速场合，为了降低功耗，可以使用10K上拉电阻，1.8K的上拉电阻具有最好的性能，可满足较高速的应用。I2C常见的通信速率有普通：100K，快速：400K，高速：3.4M。I2C最大的从机数量受从机地址和最大总线电容400pF电容的限制。I2C的数据帧格式如下：开始位 | 7bit从机地址 | 1bit读写方向位（0写，1读） | 1bit应答 | 8bit数据1 | 1bit应答1| 。.. | 8bit数据N |1bit非应答N | 停止位 。空闲状态：空闲时，SCL，SDA同时处于高电平。此时，各器件的输出场效应管处于截止状态，释放总线，总线信号由上拉电阻上拉至高电平。开始START:SCL为高电平时，SDA有下降沿。数据传输：数据传输已字节为单位，第一个字节表示从机地址+读写方向，后续数据格式由器件自己定义。数据传输中，SDA的只能在SCL低电平时变化，并在SCL上升沿进行数据采样。应答：每发送一个字节后，接收方必须回应答信号ACK，但发送最后一个字节后，回非应答信号NACK。停止STOP ：SCL为高电平时，SDA有上升沿。握手机制：I2C提供握手机制，当主机速度太快而从机无法满足快速通信时，从机可以拉低SCL来与主机握手，从而延长SCL低电平的时间。（SCL高电平由所有器件发出最短的高电平决定，低电平则有低电平最长的决定）。仲裁：SDA是线与逻辑，因此，只要有一端输出低，总线就为低电平，因此是低电平优先仲裁。仲裁规则是发送低电平个数多的主机获得总线权。由于I2C通信的方向性，在一次通信中不能改变数据流方向，因此读过程中需要一次dummy写过程：dummy写完后，在restart，然后将数据流方向改为读，接着就可以读取从机数据内容了。3.SPISPI是同步全双工串行通信协议。SPI定义了4根信号线：SCK：时钟线，主机提供MISO：主入从出MOSI：主出从入SS：片选。片选信号可选，因此通信最少需要3根信号线。SPI在时钟上升沿下进行双向数据交换，主机在输出的同时，也会接收到从机的数据。在设计上，主机从机均需要一个移位寄存器。SPI不区分读写方向，只进行数据交换，要读也必须写，才能将数据交换过来。SPI通过时钟极性和时钟相位定义了4种通信模式：时钟极性CPOL：0：空闲时SCK为0，1：空闲时SCK为1.时钟相位CPHA：0：数据在第一个时钟跳沿采样（可能是上升沿，可能是下降沿，与CPOL有关），1：数据在第二个时钟跳沿采样（可能是上升沿，可能是下降沿，与CPOL有关）。 若在上沿采样，则数据在下沿输出，因此数据能够稳定的被采样。
串口通信指串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比特字节（byte）的串行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。串口通信协议是指规定了数据包的内容，内容包含了起始位、主体数据、校验位及停止位，双方需要约定一致的数据包格式才能正常收发数据的有关规范。在串口通信中，常用的协议包括RS-232、RS-422和RS-485。 中文名串口通信协议外文名Serial communication protocol作用发送和接收字节学科计算机学作用用于获取远程采集设备的串口通信的基本原理串口在嵌入式系统当中是一类重要的数据通信接口，其本质功能是作为 CPU 和串行设备间的编码转换器。当数据从 CPU 经过串行端口发送出去时，字节数据转换为串行的位；在接收数据时，串行的位被转换为字节数据。应用程序要使用串口进行通信，必须在使用之前向操作系统提出资源申请要求（打开串口），通信完成后必须释放资源（关闭串口）。典型地，串口用于 ASCII 码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送数据线，（3）接收数据线。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配：波特率是一个衡量通信速度的参数，它表示每秒钟传送的 bit 的个数；数据位是衡量通信中实际数据位的参数，当计算机发送一个信息包，标准的值是 5，7 和 8 位。如何设置取决于你的需求；停止位用于表示单个包的最后一位，典型的值为 1，1.5和 2 位，停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会；奇偶校验位是串口通信中一种简单的检错方式，有四种检错方式——偶、奇、高和低，也可以没有校验位。[1]有关规定波特率串口异步通讯中由于没有时钟信号，所以通讯双方需要约定好波特率，即每个码元的长度，以便对信号进行解码。常见的波特率有4800、9600、115200等。起始位、停止位数据包从起始位开始，到停止位结束。起始信号用逻辑0的数据位表示，停止信号由0.5、1、1.5或2个逻辑1的数据位表示，只要双方约定一致即可。有效数据 起始位之后便是传输的主体数据内容了，也称为有效数据，其长度一般被约定为5、6、7或8位长。
串口通信指l两个或两个以上的设备使用串口按位（bit）发送和接收字节。可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。 串口通信协议就是串口通讯时共同遵循的协议。 协议的内容是每一个bit 所代表的意义。 常用的串口通信协议 有以下几种 1 RS-232（ANSI/EIA-232标准） 只支持 点对点， 最大距离 50英尺。最大速度为128000bit/s， 距离越远 速度越慢。 支持全双工（发送同时也可接收）。2 RS-422（EIA RS-422-AStandard），支持点对多一条平衡总线上连接最多10个接收器 将传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺（约1219米），所以在100kbps速率以内，传输距离最大。支持全双工（发送同时也可接收）。RS-485（EIA-485标准）是RS-422的改进， 支持多对多（2线连接），从10个增加到32个，可以用超过4000英尺的线进行串行通行。速率最大10Mbps。支持全双工（发送同时也可接收）。2线连接时 是半双工状态。 广义上来说USB 协议 sata 硬盘 PCI_E 也是串行通信的范畴. 更为复杂
串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议（不要与通用串行总线UniversalSerialBus或者USB混淆）。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信接口；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。 串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总长不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是比特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配：a，比特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个bit。当我们提到时钟周期时，就是指比特率，例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。通常电话线的比特率为14400，28800和36600。比特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高比特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB设备的通信。b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）。扩展的ASCII码是0～255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。 d，奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位为1，这样就有3个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接收设备能够知道一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。
一、UART UART是一个大家族，其包括了RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等接口标准规范和总线标准规范。它们的主要区别在于其各自的电平范围不相同。嵌入式设备中常常使用到的是TTL、TTL转RS232的这种方式。常用的就三根引线：发送线TX、接收线RX、电平参考地线GND。1.1 电路示意图1.2 通信协议将传输数据的每个字符一位接一位地传输。https://img-blog.csdn.net/20170719232822650” alt=”串口数据传输示意图.png” title=”” />起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输字符的开始。数据位：紧接着起始位之后。数据位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用ASCII码。奇偶校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验资料传送的正确性。停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有资料传送。波特率：数据传输的速率。有以下几个档位：300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400、43000、56000、57600、115200.当然也可以自定义。在数据传输和接收双方，需要预先统一波特率，以便正确的传输数据。二、I2C 总线2.1 电路示意图I²C (Inter-Integrated Circuit)。其拥有一根数据线SDA和一根时钟线SCL。其总线通过上拉电阻与电源相连接。每个接到I2C总线上的器件都有唯一的地址。其中，主动发起操作的一方为主机，另外一方为从机。2.2 数据传输 当没有数据传输的时候，两根总线都为高电

在局域网中，通信协议也是比较多的，但常见的主要有三种，分别是TCPIP、NETBEUI和IPXISPX三种协议，而且需要了解的是，每种协议的应用环境也是不同的。 对于工业通信协议来说，种类也是比较多的，常见的主要有四种，分别是modbus ,RS-232、RS-4685、HART四种协议，除此之外还有MPI、串口通信、PROFIBUS,工业以太网等协议。
通信协议是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含的信息与含义，连接方式，信息发送和接收的时序，从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。 在计算机通信中，通信协议用于实现计算机与网络连接之间的标准，网络如果没有统一的通信协议，电脑之间的信息传递就无法识别。 通信协议是指通信各方事前约定的通信规则，可以简单地理解为各计算机之间进行相互会话所使用的共同语言。两台计算机在进行通信时，必须使用的通信协议。通信协议三要素通信协议主要由以下三个要素组成：语法：即如何通信，包括数据的格式、编码和信号等级（电平的高低）等。语义：即通信内容，包括数据内容、含义以及控制信息等。定时规则（时序）：即何时通信，明确通信的顺序、速率匹配和排序。 [2]特点通信协议具有层次性、可靠性和有效性。[2]体系结构分层通信体系结构的基本概念如下：将通信功能分为若干个层次，每一个层次完成一部分功能，各个层次相互配合共同完成通信的功能。每一层只和直接相邻的两层打交道，它利用下一层提供的功能，向高一层提供本层所能完成的服务。每一层是独立的，隔层都可以采用最适合的技术来实现，每一个层次可以单独进行开发和测试。当某层技术进步发生变化时，只要接口关系保持不变，则其它层不受影响。 分层结构示意图如图所示。每一层实现相对独立的功能，下层向上层提供服务，上层是下层的用户，各个层次相互配合共同完成通信的功能。

RS485是物理层不是通讯协议，以RS485为物理层的通讯协议有很多，例如：MODBUS,西门子的PROFIBUS DP , PA, MPI ,PPI ,等等。RS485是物理层，不是通讯协议，以RS485为物理层的通讯协议有很多，例如：MODBUS,西门子的PROFIBUS DP , PA, MPI ,PPI 等等。1、物理层（或称物理层，Physical Layer）是计算机网络OSI模型中最低的一层。物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除，而提供具有机械的，电子的，功能的和规范的特性。简单的说，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。局域网与广域网皆属第1、2层。2、物理层是OSI的第一层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。如果您想要用尽量少的词来记住这个第一层，那就是“信号和介质”。OSI采纳了各种现成的协议，其中有RS-232、RS-449、X.21、V.35、ISDN、以及FDDI、IEEE802.3、IEEE802.4、和IEEE802.5的物理层协议。
RS485是通讯接口，可以用很多种协议在这个接口下走通讯。通常用的协议而言，MODBUS协议较为普遍。但就485接口而言，现在已经不是最方便 的 了，你可以试试二总线接口方案。

摘　要：在电子商务中，SSL协议得到了广泛的协议，而SET协议则是今后的发展趋势，本文在分析这两种协议原理的基础上，对两者的特点进行了比较。 关键词：电子商务；SSL协议；SET协议　 1 SSL协议 1.1 SSL协议概述 SSL(Secure Sockets Layer)安全套接层协议 是Netscape公司1995年推出的一种安全通信协议。SSL提供了两台计算机之间的安全连接，对整个会话进行了加密，从而保证了安全传输。SSL协议建立在可靠的TCP传输控制协议之上，并且与上层协议无关，各种应用层协议(如：HTTP，FTP，TELNET等)能通过SSL协议进行透明传输。 SSL协议分为两层：SSL握手协议和SSL记录协议。SSL协议与TCP/IP协议间的关系如图一所示： HTTPS　FTPS　TELNETS　IMAPS等 SSL握手协议 SSL记录协议 TCP传输控制协议 IP因特网协议 图一　SSL协议与TCP/IP协议间的关系 SSL协议提供的安全连接具有以下三个基本特点： (1)连接是保密的：对于每个连接都有一个唯一的会话密钥，采用对称密码体制（如DES、RC4等）来加密数据； (2)连接是可靠的：消息的传输采用MAC算法（如MD5、SHA等）进行完整性检验； (3)对端实体的鉴别采用非对称密码体制（如RSA、DSS等）进行认证。 1.2 SSL握手协议 SSL握手协议用于在通信双方建立安全传输通道，具体实现以下功能：（1）在客户端验证服务器，SSL协议采用公钥方式进行身份认证；（2）在服务器端验证客户（可选的）；（3）客户端和服务器之间协商双方都支持的加密算法和压缩算法，可选用的加密算法包括：IDEA、RC4、DES、3DES、RSA、DSS、Diffie_hellman、Fortezza、MD5、SHA等；（4）产生对称加密算法的会话密钥；（5）建立加密SSL连接。一般的握手过程如图二所示： 图二　SSL协议的握手过程 握手过程分为4个阶段： （1）初始化逻辑连接，客户方先发出ClientHello消息，服务器方也应返回一个ServerHello消息，这两个消息用来协商双方的安全能力，包括协议版本、随机参数、会话ID、交换密钥算法、对称加密算法、压缩算法等。 （2）服务器方应发送服务器证书（包含了服务器的公钥等）和会话密钥，如果服务器要求验证客户方，则要发送CertificateRequest消息。最后服务器方发送ServerHelloDone消息，表示hello阶段结束，服务器等待客户方的响应。 （3）如果服务器要求验证客户方，则客户方先发送Certificate消息，然后产生会话密钥，并用服务器的公钥加密，封装在ClientKeyExchange消息中，如果客户方发送了自己的证书，则再发送一个数字签名CertificateVerify来对证书进行校验。 （4）客户方发送一个ChangeCipherSpec消息，通知服务器以后发送的消息将采用先前协商好的安全参数加密，最后再发送一个加密后的Finished消息。服务器在收到上述两个消息后，也发送自己的ChangeCipherSpec消息和Finished消息。至此，握手全部完成，双方可以开始传输应用数据。 SSL握手协议在通信双方建立起合适的会话状态信息要素，如下表所示： 会话状态信息要素 描述 对话标识 服务器选择的用于标识一个活跃的、重新开始的对话标识 对等证书 对等实体的X509证书 压缩方法 所采用的数据压缩算法 加密说明 所采用的数据加密算法和MAC算法 会话密钥 客户端和服务器所共享的会话密钥 可重开始 标识此对话是否可以用来初始化新的标志 1.3 SSL记录协议 SSL记录协议从高层接收到数据后要经过分段、压缩和加密处理，最后由传输层发送出去。在SSL协议中，所有的传输数据都被封装在记录中，SSL记录协议规定了记录头和记录数据的格式。 每个SSL记录包含以下信息：（1）内容类型：指SSL的高层协议；（2）协议版本号：指所用的SSL协议版本号，目前已有2.0和3.0版本；（3）长度：指记录数据的长度，记录数据的最大长度为16383个字节；（4）数据有效载荷：将数据用SSL握手阶段所定义的压缩方法和加密方法进行处理后得到的结果；（5）MAC：MAC在有效数据被加密之前计算出来并放入SSL记录中，用于进行数据完整性检查，若使用MD5算法，则MAC数据长度是16个字节。SSL记录协议采用了RFC2104中关于HMAC结构的修正版，在HASH函数作用之前将一个序号放入消息中，以抵抗各种形式的重传攻击，序号是一个32位的递增计数器。 2 SET协议 2.1 SET协议概述 SET（Secure Electronic Transaction）安全电子交易协议是1996年由MasterCard(维萨)与Visa(万事达)两大国际信用卡公司联合制订的安全电子交易规范。它提供了消费者、商家和银行之间的认证，确保交易的保密性、可靠性和不可否认性，保证在开放网络环境下使用信用卡进行在线购物的安全。 2.2 SET协议中采用的数据加密模型 SET协议采用的数据加密模型如图三所示。 图三　SET协议采用的数据加密模型 该模型具有以下特点： （1）交易参与者的身份鉴别采用数字证书的方式来完成，数字证书的格式一般采用X.509国际标准； （2）交易的不可否认性用数字签名的方式来实现。由于数字签名是由发送方的私钥产生，而发送方的私钥只有他本人知道，所以发送方便不能对其发送过的交易数据进行抵赖； （3）用报文摘要算法来保证数据的完整性； （4）由于非对称加密算法的运算速度慢，所以要和对称加密算法联合使用，用对称加密算法来加密数据，用数字信封来交换对称密钥。 2.3 SET协议的数据交换过程 SET协议的购物系统由持卡人、商家、支付网关、收单银行和发卡银行五个部分组成，这五大部分之间的数据交换过程如图四所示。 图四　SET协议的数据交换过程 3 SSL协议和SET协议的对比 SSL协议和SET协议的差别主要表现在以下几个方面： （1）用户接口：SSL协议已被浏览器和WEB服务器内置，无需安装专门软件；而SET协议中客户端需安装专门的电子钱包软件，在商家服务器和银行网络上也需安装相应的软件。 （2）处理速度：SET协议非常复杂、庞大，处理速度慢。一个典型的SET交易过程需验证电子证书9次、验证数字签名6次、传递证书7次、进行5次签名、4次对称加密和4次非对称加密，整个交易过程可能需花费1.5至2分钟；而SSL协议则简单得多，处理速度比SET协议快。 （3）认证要求：早期的SSL协议并没有提供身份认证机制，虽然在SSL3.0中可以通过数字签名和数字证书实现浏览器和Web服务器之间的身份验证，但仍不能实现多方认证，而且SSL中只有商家服务器的认证是必须的，客户端认证则是可选的。相比之下，SET协议的认证要求较高，所有参与SET交易的成员都必须申请数字证书，并且解决了客户与银行、客户与商家、商家与银行之间的多方认证问题。 （4）安全性：安全性是网上交易中最关键的问题。SET协议由于采用了公钥加密、信息摘要和数字签名可以确保信息的保密性、可鉴别性、完整性和不可否认性，且SET协议采用了双重签名来保证各参与方信息的相互隔离，使商家只能看到持卡人的订购数据，而银行只能取得持卡人的信用卡信息。SSL协议虽也采用了公钥加密、信息摘要和MAC检测，可以提供保密性、完整性和一定程度的身份鉴别功能，但缺乏一套完整的认证体系，不能提供完备的防抵赖功能。因此，SET的安全性远比SSL高。 （5）协议层次和功能：SSL属于传输层的安全技术规范，它不具备电子商务的商务性、协调性和集成性功能。而SET协议位于应用层，它不仅规范了整个商务活动的流程，而且制定了严格的加密和认证标准，具备商务性、协调性和集成性功能。 总结： 由于SSL协议的成本低、速度快、使用简单，对现有网络系统不需进行大的修改，因而目前取得了广泛的应用。但随着电子商务规模的扩大，网络欺诈的风险性也在提高，在未来的电子商务中SET协议将会逐步占据主导地位。