通信协议有哪些不同类型？

什么是通信协议？

通信协议是允许两个或多个电子设备相互连接和交换数据的一组规则。

他们对数字消息格式和规则有正确的描述。

它们对于数字和模拟通信的发展非常重要。

通信协议类型

通信协议有两种类型,他们是：

1. 系统间协议
2. 系统内协议

系统间协议

它用于两个不同设备之间的通信。例如，计算机和微控制器电路之间的通信。

不同类别的系统间协议有：

1. UART协议——通用异步发送器和接收器

• 它是一种串行通信协议，有两种有线协议。
• 数据线信号线标记为Rx（接收器）和Tx（发送器）。它是一种半双工协议。（即可以发送和接收数据，但不能同时发送和接收数据）
• UART 接收数据字节并按顺序发送各个位。它有 1 位起始位、8 位数据和 1 位停止位。

2. USART协议——通用同步和异步发送器和接收器

• 它是一种串行通信协议，有两种有线协议。
• 数据线信号线标记为Rx（接收器）和Tx（发送器）。它是一个全双工协议。（即可以以不同的波特率同时发送和接收数据）

3.USB协议——通用串行总线

• 它是一种串行通信协议，有两种有线协议。
• 数据电缆线标记为 D+ 和 D-。
• 它用于向主机和外围设备串行发送数据。
• 有不同的传输模式：低速模式（10kbps 至 100kbps）、全速模式（500kbps 至 10mbps）和高速模式（2mbps 至 400 Mbps）。
• 最大电缆长度为 4 米。例如：鼠标、键盘等。

系统内协议

它用于电路板内的两个设备之间的通信。它们降低了电路复杂性、功耗和成本。访问数据非常安全。

不同类别的系统间协议有：

1. I2C协议——集成电路间协议

• 它是一种主从通信协议。
• 它有两条线SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线）用于在设备之间传输信息。
• SDA 和 SCA 是双向的。

2. SPI协议——串行外设接口协议

• 它是摩托罗拉开发的串行通信协议。
• 它也称为 4 线协议。它有四根线：MOSI、MISO、SS 和 SCLK。
• 它用于主从设备之间的通信。
• 它是一种全双工通信协议。数据传输不限于8位字。

3. CAN协议——控制器局域网协议

• 它是一种串行通信协议。
• 它有两根线 Can High (H+) 和 CAN Low (H-)。
• 它基于面向网络的传输协议。

工业仪表协议

在过程自动化领域，以下是最常用的通信协议：

1. RS-232通讯协议

• RS-232是一种异步通信方法。
• 它使用二进制系统以 ASCII 格式传输数据。
• PLC的串行端口用于传输/接收数据。它通过发送/接收电压来工作。
• 通常1位（高位）用电压-12V表示，0位（低位）用电压+12V表示。

2. RS-485通讯协议

• RS-485是一种多点和两线类型的通信，允许我们同时与多个设备进行通信。
• 可连接设备数量：32台。
• 最大距离：1200米（端到端）
• 许多 PLC 允许连接多达 128 个从节点。通过使用中继器可以扩展设备和节点的数量。
• 它可以用作 2 线或 4 线网络。4 线网络是双向的，2 线网络是单向的。

3. 以太网(TCP/IP)通讯协议

• 以太网是 IEEE 定义的局域网和设备。
• TCP/IP 代表传输控制协议/互联网协议。
• 网络节点有两种类型：数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）。
• DTE 是生成数据/作为数据目的地的设备。示例：PC、工作站、打印服务器等。
• DCE 是网络内接收和重传帧的中间设备。例如：路由器、交换机、中继器等。
• 它使用IP（网际网络或互联网协议）进行路由。
• 波特率：100Mbps。
• 长度：几公里
• 节点：255

4. HART（Highway Addressable Remote Transducer）协议

• HART 是一种主从协议。
• 它可以以点对点或多点等多种模式使用，用于与智能现场仪表和中央控制/监控系统之间进行信息通信。
• 它提供了最多两个主站，即主站和辅助主站。因此，使用手持通信器等辅助主机时不会干扰与主要主机（即控制/监视系统）的通信。
• 最大设备数：多点连接最多15个。
• 网络拓扑：点对点、多点、无线网状网络。
• 有两个同时通信通道：4-20mA模拟信号和数字信号。
• 比特值0和1的信号频率分别为2200和1200Hz。

5.Modbus RTU

• Modbus RTU是一种源自Modicon（现在属于Schneider Electric）开发的主从架构的开放串行通信协议。
• RTU代表远程终端单元（Remote Terminal Unit）。
• 它因易于使用和可靠性而广泛接受。
• Modbus RTU消息是简单的16位结构，带有CRC（循环冗余校验）。这些消息的简单性旨在确保可靠性。

6.现场总线 Profibus

• Profibus采用OSI模型的三个独立层次。
• 首先是应用层（Application Layer）。在这里，不同版本的Profibus处理应用层的不同类型消息。
• Profibus支持的消息类型包括周期性和非周期性数据交换、诊断、报警处理和等时消息。
• 它不定义第三到第六层。
• 接着定义了数据链路层和物理层（即第1和第2层）。数据链路层由Field Bus Data Link（FDL）完成。FDL结合了主从和令牌传递的特性。
• 在物理层，PROFIBUS系统可以采用三种类型的传输媒介。第一种是标准的双绞线系统（RS485）。第二种是光纤传输，第三种是用于易爆环境的安全增强系统，称为Manchester Bus Power（MBP）。
• 网络拓扑：它使用总线拓扑。在这种拓扑中，一个中心线路或总线贯穿整个系统，设备连接到主总线上。
• Profibus DP（分布式外围）设备是具有信息并将其输出发送到主站的任何外围设备。DP设备在网络上形成被动站，并只能在收到消息时确认接收消息或在请求时发送响应消息给主站。
• 所有DP设备具有相同的优先级，所有网络通信均源自主站。
• 最大帧大小：244 字节
• 最大节点数：126 个，每个从站最多 32 个。
• 波特率：5-12 Mbps。
• 长度：15公里。

7.ProfiNet

• 它是工业以太网。
• 带宽越大、消息越大，速度就越快。
• 它是一种更新的、基于以太网的工业通信协议。
• Profinet 使用的物理接口是标准 RJ-45 以太网插孔。该电缆呈绿色，很容易识别。
• Profibus 设备具有三种不同类型的地址：IP 地址、MAC 地址和设备名称。
• 所有以太网设备都使用 IP 地址和 MAC 地址，但设备名称对于 Profinet 设备是唯一的。
• 由于其更高的速度和更大的灵活性，Profinet 正在成为工业应用的首选通信协议。

8. Interbus

• 它是一种串行总线系统，可在PLC、PC、机器人控制器等控制系统之间传输数据。
• 它是自动化行业领先的现场总线系统之一，并且完全按照欧洲标准进行标准化。
• 它们具有连接到传感器和执行器的空间分布式 I/O 模块。
• 网络拓扑：环形拓扑（所有设备主动集成到一个封闭的传输路径中）。