什么叫硬件流控制

本文探讨了串口通讯中的流控制技术,包括硬件流控制(RTS/CTS、DTR/DSR)和软件流控制(XON/XOFF)。硬件流控制通过RTS/CTS线实现发送和接收端的握手,防止数据丢失。软件流控制通过XON/XOFF字符控制数据传输,适用于电缆线限制的情况。流控制有效避免了数据缓冲区溢出和数据丢失。
串口通讯流控制
我们在串行通讯处理中,常常看到RTS/CTS和XON/XOFF这两个选项,这就是两个流控制的选项,目前流控制主要应用于调制解调器的数据通讯中,但对普通RS232编程,了解一点这方面的知识是有好处的。那么,流控制在串行通讯中有何作用,在编制串行通讯程序怎样应用呢?这里我们就来谈谈这个问题。 

1.流控制在串行通讯中的作用
这里讲到的“流”,当然指的是数据流。数据在两个串口之间传输时,常常会出现丢失数据的现象,或者两台计算机的处理速度不同,如台式机与单片机之间的通讯,接收端数据缓冲区已满,则此时继续发送来的数据就会丢失。现在我们在网络上通过MODEM进行数据传输,这个问题就尤为突出。流控制能解决这个问题,当接收端数据处理不过来时,就发出“不再接收”的信号,发送端就停止发送,直到收到“可以继续发送”的信号再发送数据。因此流控制可以控制数据传输的进程,防止数据的丢失。 PC机中常用的两种流控制是硬件流控制(包括RTS/CTS、DTR/CTS等)和软件流控制XON/XOFF(继续/停止),下面分别说明。 

2.硬件流控制
硬件流控制常用的有RTS/CTS流控制和DTR/DSR(数据终端就绪/数据设置就绪)流控制。
硬件流控制必须将相应的电缆线连上,用RTS/CTS(请求发送/清除发送)流控制时,应将通讯两端的RTS、CTS线对应相连,数据终端设备(如计算机)使用RTS来起始调制解调器或其它数据通讯设备的数据流,而数据通讯设备(如调制解调器)则用CTS来起动和暂停来自计算机的数据流。这种硬件握手方式的过程为:我们在编程时根据接收端缓冲区大小设置一个高位标志(可为缓冲区大小的75%)和一个低位标志(可为缓冲区大小的25%),当缓冲区内数据量达到高位时,我们在接收端将CTS线置低电平(送逻辑0),当发送端的程序检测到CTS为低后,就停止发送数据,直到接收端缓冲区的数据量低于低位而将CTS置高电平。RTS则用来标明接收设备有没有准备好接收数据。
常用的流控制还有还有DTR/DSR(数据终端就绪/数据设置就绪)。我们在此不再详述。由于流控制的多样性,我个人认为,当软件里用了流控制时,应做详细的说明,如何接线,如何应用。 

3.软件流控制
由于电缆线的限制,我们在普通的控制通讯中一般不用硬件流控制,而用软件流控制。一般通过XON/XOFF来实现软件流控制。常用方法是:当接收端的输入缓冲区内数据量超过设定的高位时,就向数据发送端发出XOFF字符(十进制的19或Control-S,设备编程说明书应该有详细阐述),发送端收到XOFF字符后就立即停止发送数据;当接收端的输入缓冲区内数据量低于设定的低位时,就向数据发送端发出XON字符(十进制的17或Control-Q),发送端收到XON字符后就立即开始发送数据。一般可以从设备配套源程序中找到发送的是什么字符。
应该注意,若传输的是二进制数据,标志字符也有可能在数据流中出现而引起误操作,这是软件流控制的缺陷,而硬件流控制不会有这个问题。

转载于:https://www.cnblogs.com/liyu925/p/4671911.html

<think> 首先,用户的问题是关于“单片机程序中流状态的定义”。用户提到了“流状态”,这可能是从之前的引用中来的,比如引用[2]中描述的流水灯状态:初始状态为0 0 0,状态一为1 0 0等。 回顾系统级指令: - 所有行内数学表达式使用$...$格式。 - 独立公式使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如:[^1] - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题。 - 参考提供的引用。 提供的引用: - [^1]: 数据流程图的元素(数据流、数据源、加工、数据存储)。 - [^2]: 流水灯实验:状态定义(亮灯用1,灭灯用0;状态如0 0 0, 1 0 0等)。 - [^3]: STM32点亮流水灯实验的经验和参考。 用户上一次的问题和我的回答:用户的问题是直接关于“流状态的定义”,没有之前的上下文。指令中提到“参考用户上一次的问题和你的回答”,但在这个情境中,这是第一个交互,所以我应该基于当前信息。 用户问题:用户想了解“单片机程序中流状态的定义”。结合引用[2],这似乎指的是流水灯程序中的状态定义。 定义“流状态”: - 在单片机编程中,“流状态”可能指的是状态机中的状态,特别是在像流水灯这样的应用中。 - 在引用[2]中,状态被定义为灯的状态组合,例如:初始状态为0 0 0,状态一为1 0 0,状态二为0 1 0,状态三为0 0 1。 - “流”可能意味着状态在流动或顺序变化,如流水灯。 所以,我应该解释在单片机程序(尤其是状态机或序列控制)中,“流状态”如何定义。 结构化回答: 1. **解释流状态的概念**:在单片机程序中,流状态指的是在顺序控制或状态机中,系统从一个状态过渡到另一个状态的过程。例如,在流水灯应用中,状态定义了每个灯的组合状态。 2. **参考引用**:自然地引用[^2],因为它直接描述了状态定义。 3. **给出例子**:使用引用[2]中的例子:状态0: $000_2$,状态1: $100_2$,状态2: $010_2$,状态3: $001_2$。注意用行内数学表达式。 4. **扩展概念**:解释状态如何定义,如使用二进制表示灯的状态。 5. **生成相关问题**:在最后添加相关问题。 确保使用中文。 回答结构: - 以清晰、逐步的方式。 - 先定义概念。 - 然后给出例子。 - 最后总结。 相关问题:生成2-3个相关问题,基于主题。 最终输出格式: - 回答部分。 - §§相关问题§§部分。 </think> 在单片机程序中,“流状态”通常指的是在顺序控制或状态机设计中,系统从一个状态过渡到另一个状态的过程,这些状态按照预定义的顺序流动(如流水灯效果)。流状态的定义是编程中的核心概念,常用于实现周期性或序列化的操作,比如控制LED灯、电机或传感器。下面我将逐步解释其定义、实现方式和示例。 ### 1. **流状态的基本定义** 在单片机编程中,流状态是一个离散的状态值,表示系统在特定时刻的配置或行为。状态通常用整数、枚举或二进制编码表示,每个状态对应一组输出(如灯亮灭、引脚电平)。状态之间通过事件(如定时器中断或外部输入)触发过渡,形成一个循环或线性序列。这种设计基于有限状态机(FSM)原理,其中: - **状态值**:定义了系统的当前条件,例如使用二进制数表示多个设备的开关状态。 - **状态过渡**:定义了如何从一个状态切换到另一个状态,例如通过计数器或条件判断。 - **输出动作**:在每个状态下执行的操作,如设置GPIO口电平。 在引用[^2]中,流水灯实验展示了流状态的具体应用:状态用灯亮灭(1表示亮,0表示灭)编码,状态序列循环流动,形成“流水”效果[^2]。 ### 2. **流状态的实现方式** 在单片机程序(如基于STM32的C语言程序)中,定义流状态包括以下步骤: - **状态编码**:使用变量(如整数或枚举类型)表示每个状态。常见方式是用二进制编码,便于直接控制硬件引脚。例如,在流水灯中: - 初始状态:$000_2$(所有灯灭) - 状态一:$100_2$(第一个灯亮) - 状态二:$010_2$(第二个灯亮) - 状态三:$001_2$(第三个灯亮) 这里,状态值存储在变量(如`state`)中,每个位对应一个灯的状态。 - **状态机逻辑**:在程序主循环或中断服务例程中,检查当前状态并更新到下一个状态。代码通常包括: - 状态初始化:设置初始状态(如`state = 0;`)。 - 状态过渡逻辑:使用`switch-case`或`if-else`语句判断状态变化。 - 输出执行:在每个状态下,通过设置寄存器(如STM32的GPIO端口)控制硬件。 例如,在STM32流水灯程序中,状态过渡可能基于定时器中断: ```c // 定义状态枚举 typedef enum { STATE_INIT = 0, // 初始状态: 000 STATE_ONE, // 状态一: 100 STATE_TWO, // 状态二: 010 STATE_THREE // 状态三: 001 } FlowState; FlowState current_state = STATE_INIT; // 定时器中断处理函数 void TIM_IRQHandler() { switch(current_state) { case STATE_INIT: GPIO_Write(GPIOA, 0x04); // 设置PA2高电平,对应100 current_state = STATE_ONE; break; case STATE_ONE: GPIO_Write(GPIOA, 0x02); // 设置PA1高电平,对应010 current_state = STATE_TWO; break; case STATE_TWO: GPIO_Write(GPIOA, 0x01); // 设置PA0高电平,对应001 current_state = STATE_THREE; break; case STATE_THREE: GPIO_Write(GPIOA, 0x00); // 所有灯灭,返回初始状态 current_state = STATE_INIT; break; } } ``` 在引用[^3]中,这种实现依赖于对GPIO寄存器的直接操作,通过地址映射控制端口输出[^3]。 - **数学表示**:流状态的序列可以用状态转移方程描述。例如,在n个状态系统中,状态转移可以表示为: $$ s_{t+1} = f(s_t, \text{event}) $$ 其中$s_t$是当前状态,$s_{t+1}$是下一状态,$f$是转移函数,$\text{event}$是触发事件(如时间延迟)。在流水灯中,事件通常是固定时间间隔。 ### 3. **关键注意事项** - **状态编码优化**:在资源受限的单片机中,状态值应尽量紧凑(如使用位域或掩码),以减少内存占用。例如,状态值$s$可以用$n$位二进制表示$n$个设备。 - **循环与边界**:流状态通常设计为循环序列(如状态三后返回状态一),需处理边界条件防止溢出。 - **可扩展性**:对于复杂系统,流状态可以扩展为多级状态机或使用RTOS任务管理。 通过以上定义,流状态在单片机程序中实现了高效的控制逻辑,广泛应用于物联网设备、自动化控制等领域[^2][^3]。
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