通讯方式和通讯协议(rs232通讯协议与通讯格式)

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。

本文主要是给大家梳理一下目前市面上常用的一些无线通讯协议标准，帮助大家了解一下不同的无线网络技术由来和各自特点。 首先说一下IEEE 802.15.4，IEEE 802.15.4是一种技术标准，目前常用的无线通讯协议大多数是在802.15.4标准规定的底层协议基础上，开发的上层协议而演变出来的，它规定了低速率无线个域网 （LR-WPAN）的 物理层 和 媒体访问控制 ，并由 IEEE 802.15 工作组维护，该工作组在2003年定义了该标准。它是 Zigbee 的基础，另外像诸如 ISA100.11a ， WirelessHART ，WIA-PA ，6LoWPAN 和 SNAP 规范，每个标准规范都是通过开发IEEE 802.15.4中未定义的上层进一步扩展了标准。类似于以上几种协议标准，Lora是基于IEEE802.15.4g标准进行了上层标准的扩展定义，而IEEE802.15.4g是在IEEE802.15.4基础上对物理层和MAC层做了调整。除此之外wifi是基于IEEE802.11b标准创建的一种无线局域网技术，通常使用2.4G UHF或者5G SHF ISM射频频段。IEEE 802.15.1是由 IEEE 制定的一种蓝牙无线通信规范标准，应用于无线个人区域网（WPAN）。可以说原版IEEE802.15.1来源于蓝牙规范并与蓝牙1.1完全兼容使用。接下来我们详细说一下目前在工业物联网和消费电子领域应用比较广泛的几种无线技术，有ZigBee、WirelessHart、WIA-PA、Lora、WiFi、蓝牙bluetooth、NB-IOT、BeeLPW-T。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。在工业领域的典型应用是中国油气田生产物联网自动化采集控制设备规范中明确物理层、链路层、网络层采用ZigBee通讯协议，应用层通讯采用A11-GRM通讯协议。WirelessHART是第一个专门为过程工业而设计的开放的可互操作的无线通讯标准，满足了工业工厂对于可靠、强劲、安全的无线通讯方式的迫切需求。作为HART7技术规范的一部分，除了保持现有HART设备、命令和工具的能力，它增加了HART协议的无线能力。国际电工委员会于2010年4月批准发布了完全国际化的WirelessHART标准IEC 62591（Ed.1.0），是第一个过程自动化领域的无线 传感器 网络国际标准。该网络同样使用运行在2.4GHz频段上的无线电IEEE802.15.4标准，采用直接序列扩频（DSSS）、通信安全与可靠的信道跳频、时分多址同步、网络上设备间延控通信等技术，WirelessHART标准协议主要应用于工厂自动化领域和过程自动化领域，弥补了高可靠、低功耗及低成本的工业无线通信市场的空缺。典型应用以Emerson为例，从2010年就已经开始供应WirelessHART兼容产品，从压力、流量、液位、温度、振动、pH测量等各类仪表变送器到网关节点等，逐渐有了品类齐全的无线类工业仪表产品系列。WIA-PA标准是具有我国自主知识产权、符合我国工业应用国情的一种无线标准体系，2008年10月，该规范获得了国际电工委员会（IEC）全体成员国96%的投票，成为与Wireless HART被同时承认的两个国际标准化文件之一。WIA-PA同样基于IEEE802.15.4标准，通讯速率250kbps，频段2.4GHz，工业室内通讯距离200m，室外环境可达800m，数据可靠性大于99%，自适应跳频技术，避免干扰，冗余路由技术，自组织修复网络。同时支持HART命令，兼容WirelessHART标准。典型应用是中科院沈阳自动化研究所提供技术支持参与合作的在国内辽河油田、吉林油田、大庆油田、新疆油田等现场的远程油井监测控制系统。LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线协议，基于IEEE 802.15.4g标准，它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。Lora的工作频率在ISM 频段，包括433、868、915 MHz。WiFi俗称无线宽带，又叫802.11b标准，工作在2.4GHz或者5GHz频段，最高传输速率能达到11Mbps，网络覆盖范围最高可达300m，适合办公室和楼内区域使用。由于WiFi技术在结构上与以太网完全一致，所以能够将WLAN集成到已有的宽带网络中，也能够将已有的宽带业务集成到WLAN中，这样，就可以利用已有的宽带有线接入资源，迅速地部署WLAN网络，形成无缝覆盖。蓝牙是一种短距离无线通信的技术规范，它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线线缆连接。在制定蓝牙规范之初，就建立了统一全球的目标，向全球公开发布工作频段为全球统一开放的2.4GHz工业、科学和医学（ISM）频段。从目前的应用看，蓝牙体积小、功率低，其应用早已不局限于计算机外设，可以集成到任何数字设备中，尤其是对数据传输速率要求不高的移动设备。蓝牙有几大特点，一是全球范围适用，无需申请许可证，二是同时可传输语音和数据，三是可以建立临时性对等连接，四是具有很好的抗干扰能力。窄带物联网（NB-IOT）是国际移动通信标准化组织为了应对日渐强烈的物联网需求，制订的一个新的蜂窝物联网的标准（CIOT），这个新标准要实现超强覆盖、超低功耗、超低成本、超大连接。NB-IOT是一个空中接口标准，主要是用在终端与基站之间的约定，包括物理层和数据链路层的一些设计规定。NB-IoT构建于 蜂窝网络 ，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。BeeLPW-T是必创科技聚焦工业场景应用，基于IEEE802.15.4标准自主开发的一种无线通信协议，具有同步精度高、功耗低、网络自恢复等优点。大容量的同步网络节点数量和多跳能力，可为工业现场的网络覆盖及节点架设提供强大的网络协议支撑。该协议具有的天然物联网基因，能以更优的功耗将传感器的感知层数据传输至云端，较往代产品效率提高近四倍。1、更高速灵敏的反馈基于高精度的网络同步性能，所有设备可以工作在最优的功耗状态下，保持全网秒级的响应速度，可以满足绝大多数尤其是具有边缘计算能力低功耗设备的需求。2、更丰富的应用方式同步网络下的节点，真正实现协同工作，赋予数据在无线应用中时间的属性，无论星型，树状等网络模式，均可满足各种设备密度、覆盖距离的应用要求。3、更低的维护成本协议可以随意切换周期采样及大数据采集状态 ，针对不同工况及应用需要，兼容有线状态分析系统的采集需求；时间同步及低功耗设计，在确保网络运行精准的同时，降低了设备的无效工作时间，使得设备整体更加简练、高效。更低的功耗，可改善设备的维护周期，降低维护难度和平均维护成本，为客户提供一个安心可靠并几近无感的防护体验。最后附表总结一下几种典型无线技术标准的特点区别：NB-IOTLoRaZigbeeWIFIbluetoothBeeLPW-TWIAPA组网方式基于现有蜂窝组网基于LoRa网关基于Zigbee网关基于无线路由器基于蓝牙Mesh网关基于BeeLPW-T网关基于WIA-PA网关网络部署方式节点节点+网关受现场遮挡影响节点+网关节点+路由器节点-节点节点+中继+网关节点+中继+网关传输距离远距离，基站覆盖10公里以上远距离，可达十几公里短距离10-100m短距离50米10米不含中继200m不含中继200m单网接入节点容量约20万理论约6万，实际500-5000理论6万，一般200-500个约50个理论6万理论5000通道理论6万，一般200-500个电池续航理论10年/AA电池理论10年/AA电池理论约2年/AA电池数小时数天理论约2年/AA电池理论约2年/AA电池成本30-70元30-40元5-15元模块约7-8s小于10元频段License频段运营商频段unLicense频段Sub-GHZ（433/868/915MHz）unLicense频段2.4GHz2.4G和5G2.4GunLicense频段2.4GHzunLicense频段2.4GHz传输速度理论160kbps-250kbps实际小于100kbps0.3-50kbps理论250kbps，实际小于100kbps2.4G：1-11Mbps5G：1-500Mbps1M理论250kbps理论250kbps网络时延6-10sTBD＜1s＜1s＜1s＜1s＜1s适合领域户外户外，工厂工厂，室内办公室，工厂移动设备工厂，车间工厂，车间 联网所需时间3 30ms3s10s3s3s

举代表性的PLC西门子为例，PLC之间有串口通信，PC/PPI协议，有多总站MPI协议，现场总线PROFIBUS协议，以太网协议。 其中不同系列的PLC适用不同的协议，比如s7-200只有串口通信，MPI通信，300、400的基本上都包括。至于PLC和变频器的通信，西门子公司因为是全位涉及，所以西门子PLC和西门子变频器之间有专门的USS协议，可直接通信。至于和其他品牌的变频器，大部分是MODBUS协议，要在PLC里编程序，变频器也些自带MODBUS协议，有些需要安装通信板。 其他品牌的PLC,大致都是如此，有专门自家的协议，也有公共版的协议，应该具体品牌具体述说。不过分类情况大体和西门子的类似

最常见的使用modubs rs485协议，mobus是个比较通用的自动化协议，物体载体主要有两种，一种是rs485，比较经济，另一种是以太网485，rs485就是两根线，最好用双绞屏蔽线，一头接在plc通信口上，另一头接在变频器的ab 通信口上，要对应，plc的a对变频器的a，b对b，然后设好通信地址，就可以在plc内找到相应的变频器，根据变频器说明书对应的地址表，读你想要的电流，电压，转速等参数。

常见的通信方式是邮递、电话、传真、卫星电话、电报、数据通信等。理论上，全双工传输可以提高网络效率，但是实际上仍是配合其他相关设备才有用。例如必须选用双绞线的网络缆线才可以全双工传输，而且中间所接的集线器（HUB），也要能全双工传输；最后，所采用的网络操作系统也得支持全双工作业，如此才能真正发挥全双工传输的威力。电网通信优缺点：电网所采用的通信方式分为几种，分别为：光纤通信，普通微波通信，电力线载波通信，有线音频电缆通信，特高频无线电台通信，无线扩频通信方式。1、光纤通信其最大的特点是通信容量大，速率高，在一根光纤中能传播几百甚至上千路电话，可传实时图像，而且抗电磁干扰性好，通信质量高，使用持续时间长。但成本高，尤其远距离架设施工价格昂贵而且受地形限制。2、普通微波通信是一种无线通讯方式，传输容量大，质量高，配置灵活，电力系统220kv以上变电站普遍采用，这种通信方式对环境要求较高，另外，一个普通微波通信网的建设需要现场勘测和设计，故总的建设费用也很高。3、电力线载波通信方式比较普遍，最大的优点是不用专门架设通信线路，电力延伸到哪里，通信就可以到那里，投资不算大，但它的缺点，首先可靠性差，第二，通信容量小，这就造成了语音通话质量差，数据传输率低，而且从变电所到调度的通信还需架设音频电缆解决。4、有线音频电缆通信被广泛采用，在距离较近时是一种较好的通信方式，它的通信通道是一种模拟信道，因此在进行数据通信时，需增加调制解调器，它抗干扰性差，且易遭雷击，长距离通信时，需要的线径较粗，造价较高。一般不用来组成较大的通信网而只在局部使用。
常见的通信方式是邮递、电话、传真、卫星电话、电报、数据通信等。理论上，全双工传输可以提高网络效率，但是实际上仍是配合其他相关设备才有用。例如必须选用双绞线的网络缆线才可以全双工传输，而且中间所接的集线器（HUB），也要能全双工传输；最后，所采用的网络操作系统也得支持全双工作业，如此才能真正发挥全双工传输的威力。扩展资料：半双工通信（Half-duplex Communication）可以实现双向的通信，但不能在两个方向上同时进行，必须轮流交替地进行。在这种工作方式下，发送端可以转变为接收端；相应地，接收端也可以转变为发送端。但是在同一个时刻，信息只能在一个方向上传输。参考资料来源：百度百科-通信方式
372 无线电通信 radio communication 利用电磁波传输信息的通信按波长分为长波通信、中波通信、短波通信、微波通信等；按中继媒质分为微波接力通信、卫星通信、散射通信等。 373 波 段 band 电磁波频谱的划分。按波长分为超长波、长波、中波、短波、超短波、微波、红外线等。374 超长波通信 myriametric wave communication 利用波长100-10千米（频率3-30千赫）的电波传输信息的无线电通信。375 长波通信 long-wave communication 利用波长10000-1000米（频率为30-300千赫）的电波传输信息的无线电通信。376 中波通信 medium-wave communication 利用波长1000-100米（频率300-3000千赫）的电波传输信息的无线电通信。377 短波通信 short-wave communication 利用波长100-10米（频率3-30兆赫）的电波传输信息的无线电通信。378 超短波通信 untrashort-wave communication 利用波长10-1米（频率为30-300兆赫）的电波传输信息的无线电通信。379 微波通信 microwave communication 利用波长1米-1毫米（频率300兆赫-300吉赫）的电波传输信息的无线电通信。380 红外线通信 infrared communication 利用波长0.77-1000微米的红外线传输信息的无线电通信。381 微波接力通信 microwave relay communication 亦称微波中继通信。利用微波的视距传输特性，采用中继站接力的方法达成的无线电通信。382 卫星通信 satellite communication 利用人造地球卫星作为中间站转发或反射信号达成的微波无线电通信。383 散射通信 scatter communication 利用空中不均匀介质对电磁波的散射作用达成的无线电通信。包括对流层散射通信，电离层散射通信和流星余迹散射通信等。384 流星余迹通信 meteoric trail communication 利用流星在大气层形成电离痕迹反射或散射电波而达成的无线电通信。385 地下通信 underground communication 将收、发信设备和天线都置于地下工程内的无线电通信。386 瞬间通信 instantaneous communication在大约2秒钟内实现通常需要较长时间才能完成的无线电通信。387 扩频通信 spread spectrum communication 利用比原始信号本身频宽得多的射频信号实现的无线电通信。如跳频通信。388 移动通信 mobile communicaction 双方或一方处于运动状态的通信。389 有线电通信 wire communication 利用导线传输电信号的通信。390 光通信 light communication利用光传输信息的通信。包括激光通信和光纤通信。391 激光通信 laser communication 利用光波在光导纤维中传输信息的通信。392 运动通信 moving communication 人员徒步或使用交通工具进行口头或文件传递的通信。393 简易信号通信 simple signal communication 使用简单工具和简便方法，通过视、听等感觉达成的通信。394 电话通信 telephone communication 利用电信号传输语言使双方直接通话的通信。395 电报通信 telegraph communication 在发信端把文字、像片等书面信息变成电信号送入信道，接收端再复制成书面信息的通信。396 模拟通信 analog communication 采用连续信号传递信息的通信。397 数字通信 digital communication 采用离散数字信号传递信息的通信。398 载波通信 carriar communication 利用终端设备把多个独立信息搬移到较高频段，实现一条信道通多路信息通信。399 载波电话通信 carrier telephone communication 利用频率分割原理，在一对线或两对线上同时传输多路电话的通信。400 载波电报通信 carrier telegraph communication用频率分割原理在一条音频话路或某一频带内同时传输多路电话的通信。401 传真通信 facsimile communication 利用扫描技术把书面信息通过信道传送到另一地并复制出来的电报通信。402 图像通信 image communication能用电信号传输活动图像的通信。403 多路通信 multiplex communication用一条公共信道传输一路以上独立信息的通信。404 电台 radio station用来发送和接收无线电波进行通信的设备。按调制方式分为调幅电台、调频电台和单边带电台。405 调频电台 FM radio station发送和接收无线电调频信号的电台。406 调幅电台 AM radio station发送和接收无线电调幅信号的电台。407 单边带电台 single sideband station 发送和接收无线电单边带调制信号的电台。408 基地台 base station 在移动通信系统中按照通信覆盖面积要求而设置的中心电台。409中继台 repeation station双方因相距较远无法直接通信而在中间设立的转信电台。410 固定台 fixed station安置在固定地点的电台/411 移动台 mobile station 能在移动过程中通信的电台。包括车载台、机载台、便携台等。412 便携台 portable radio set可随身携带的小型电台。413 无线电接力机 radio relay equipment转发超短波或微波视距信号进行无线电通信的设备。414 无线交换机 radio switchboard亦称无线电控制终端。移动通信系统中为无线电话用户接转信道的设备。415 电话交换机 telephone switchboard集中电话用户线路并为用户接线、通话的设备。按接线方式分为人工电话交换机和自动电话交换机。416 人工电话交换机 manual telephone switchboard用人力接续用户电话的电话交换机。417 自动电话交换机 automatic telephone switchboard 能根据用户拨号或按键信号自动接续用户电话的电话交换机。418 程控电话交换机 program-controlled switchboard 用电子计算机按照预编程序控制接续的自动电话交换机。419 自动发报机 automatic telegraph transmitter 能自动把编好的莫尔斯电码变成电流脉冲发送到信道上去的发报机。420 电传打字机 teleprinter用打字的方式直接拍发和接收电文的电报机。421 传真机 facsimile equipment 传真电报机的简称。传送文字、像片等书面信息并保留真迹的电报机。422 载波电话机 carrier telephone terminal 使一对线或两对线上同时传输多路电话的终端设备。423 载波电报机 carrier telegraph terminal 使用一个话路上同时传送多路电报的终端设备。424 保密机 security equipment 对通信中传输的信息形式进行密化变换以隐蔽信息内容的通信设备。425 投影电视 projection TV借助光学系统把电视图像放大并投射到屏幕上的设备。426 大屏幕显示设备 large screen display能将图表、图像等内容显示在1平方米以上面积屏幕上的设备。427 电缆 cable 装有多股彼此绝缘并有保护外皮的导线。按架设位置分为空中、地下和水下电缆；按保护层分为塑料、橡胶和铅皮等电缆；按传输频率分为音频、低频和高频电缆。428天线 antenna通信系统中用于辐射和接收电磁波的装置。429 馈线 feeder 通信系统中用于连接电台和天线的金属传输线。 下一代互联网的发展趋势
通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。 1.单工通信单工通信（Simplex Communication）是指消息只能单方向传输的工作方式。在单工通信中，通信的信道是单向的，发送端与接收端也是固定的，即发送端只能发送信息，不能接收信息；接收端只能接收信息，不能发送信息。基于这种情况，数据信号从一端传送到另外一端，信号流是单方向的。例如：生活中的广播就是一种单工通信的工作方式。广播站是发送端，听众是接收端。广播站向听众发送信息，听众接收获取信息。广播站不能作为接收端获取到听众的信息，听众也无法作为发送端向广播站发送信号。通信双方采用“按——讲”（Push To Talk,PTT）单工通信属于点到点的通信。根据收发频率的异同，单工通信可分为同频通信和异频通信。2.半双工通信半双工通信（Half-duplex Communication）可以实现双向的通信，但不能在两个方向上同时进行，必须轮流交替地进行。在这种工作方式下，发送端可以转变为接收端；相应地，接收端也可以转变为发送端。但是在同一个时刻，信息只能在一个方向上传输。因此，也可以将半双工通信理解为一种切换方向的单工通信。例如：对讲机是日常生活中最为常见的一种半双工通信方式，手持对讲机的双方可以互相通信，但在同一个时刻，只能由一方在讲话。3.全双工通信全双工通信（Full duplex Communication）是指在通信的任意时刻，线路上存在A到B和B到A的双向信号传输。 全双工通信允许数据同时在两个方向上传输，又称为双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收数据。在全双工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送。全双工方式无需进行方向的切换，因此，没有切换操作所产生的时间延迟，这对那些不能有时间延误的交互式应用（例如远程监测和控制系统）十分有利。这种方式要求通讯双方均有发送器和接收器，同时，需要2根数据线传送数据信号。（可能还需要控制线和状态线，以及地线）。1.以太网通信以太网是一种基带局域网技术，以太网通信是一种使用同轴电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和冲突检测机制的通信方式，数据传输速率达到1Gbit/s，可满足非持续性网络数据传输的需要比较通用的通讯协议是tcp/ip协议。包括tcp协议，ip协议，upd协议，icmp协议2.无线电台方式无线电台通信，利用电台进行的无线电通信。通常传输电话和电报，使用单边带电台还可进行多路通信，并能传输传真和数据等信息。无线电台通信能同运动中的、方位不明的以及被敌人分割或自然障碍阻隔的部队(分队)迅速建立并保持通信联络，是现代战斗中的主要通信手段，是保障坦克、飞机、舰艇战斗指挥的唯一通信手段。无线电台通信的基本方式是专向和网路。为保障无线电台通信顺畅，应正确地选择工作频率及电台的开设位置，合理选用天线并注意架设方向，采取措施提高通信的保密性和抗干扰能力3.grps通讯蓝牙通讯无线网4.modem通讯 模拟信号通讯：它主要用于电话网络的数据通信，在网络互连和远程访问方面起着重要的作用。