【請(qǐng)查收】串口通信問題排查指南

在我們從事嵌入式相關(guān)的項(xiàng)目開發(fā)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的串口通信問題。

筆者根據(jù)自己平時(shí)的調(diào)試開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一份排查指南，希望可以給大家提供一些排查問題的方向和辦法。

串口通信

串口通信是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)、或外設(shè)和外設(shè)之間通過數(shù)據(jù)信號(hào)線、地線等按位進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的一種通信方式。該通信方式的通信格式包括起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位，如下圖所示。串口通信的特點(diǎn)為成本低但傳輸速度慢。串口通信的距離可以從幾米到幾千米。

排查指南

上面簡(jiǎn)單介紹了一下串口通信，接下來讓我們進(jìn)入正題。我們排查串口通信問題的方向基本為以下幾部分，如圖所示，依次為中間層、硬件層、串口驅(qū)動(dòng)層以及應(yīng)用協(xié)議層。

1.檢查中間件

串口通信必然存在發(fā)送端和接收端，且兩者通過中間件（例如導(dǎo)線），遇到問題，首先應(yīng)該保證導(dǎo)線連接正常。如果這一部分沒有確定，直接排查其他方向，很可能在做無用功。

2.檢查硬件層

通過邏輯分析儀、示波器等儀器來判斷發(fā)送端、接收端在發(fā)送、接收、空閑時(shí)的引腳波形是否正常。串口空閑時(shí)為高電平，有數(shù)據(jù)時(shí)才會(huì)有電平變化。同時(shí)需要確定電壓是否正常。波形測(cè)量的位置先從最終點(diǎn)開始測(cè)量，然后依次排查中間部分的探測(cè)點(diǎn)，來判斷問題位置。

如果發(fā)現(xiàn)波形變形、失真、電壓不正常等情況，請(qǐng)讓硬件工程師協(xié)助進(jìn)行排查。在其起始點(diǎn)可以看到波形，但是終點(diǎn)看不到，需要使用萬用表來確定是否引腳存在虛焊。

3.檢查串口驅(qū)動(dòng)

如果排查了硬件無問題以后，但是發(fā)送端串口沒有波形，這時(shí)候就需要檢查串口驅(qū)動(dòng)是否配置成功了。

可以先將發(fā)送端的Tx、Rx引腳短接，進(jìn)行回環(huán)測(cè)試。最好先用一個(gè)簡(jiǎn)單例程進(jìn)行測(cè)試，盡量排除多個(gè)變量的影響。排查時(shí)需要特別注意的是，不能只看代碼邏輯，要注重實(shí)際調(diào)試，善于利用軟件調(diào)試窗口來觀察相關(guān)寄存器的值。

4.協(xié)議問題

通過以上方向的排查，可以證明自發(fā)自收沒有問題。接下來就驗(yàn)證雙方是否可以正常通信。應(yīng)用協(xié)議層可能存在的問題有：

①發(fā)送端與接收端數(shù)據(jù)協(xié)議有問題，例如CRC、幀頭幀尾校驗(yàn)、解析數(shù)據(jù)包等方面。

②發(fā)送端與接收端串口配置的參數(shù)：波特率、校驗(yàn)位不一致，導(dǎo)致無法通信。

另外大家也需要注意下面這幾點(diǎn)：

①由于信號(hào)容易被干擾，建議使用帶屏蔽線，并且接線一定要嚴(yán)格，需要接地的最好接地。有些485通信，還需要考慮接上終端電阻來匹配。如果是RS232通信，盡量不要讓線太長(zhǎng)。

②因?yàn)楹芏嘣O(shè)備通過外部晶振或者內(nèi)部時(shí)鐘計(jì)算的波特率都是存在誤差的。這樣的話如果一旦報(bào)文過長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致誤差累積，進(jìn)而出現(xiàn)串口識(shí)別亂碼或者收不到的情況。

③在一些可能會(huì)存在干擾的地方，可以考慮使用奇校驗(yàn)或者偶校驗(yàn)，這樣可以將錯(cuò)誤的報(bào)文過濾掉或者盡量使用一些數(shù)據(jù)校驗(yàn)協(xié)議，防止數(shù)據(jù)出錯(cuò)。

以上就是筆者總結(jié)的串口通信方面的排查指南，文中如有出錯(cuò)之處，望指正，希望大家共同進(jìn)步！