通信協(xié)議的案例
如何快速理解通信的硬件層協(xié)議與軟件層協(xié)議？
通信協(xié)議介紹
眾所周知通信協(xié)議就是一種數(shù)據(jù)傳輸?shù)?em>協(xié)議規(guī)范，從軟硬件層面可以分為硬件層通信協(xié)議和軟件層通信協(xié)議。
為了更加形象的理解軟硬件層面的通信協(xié)議，我們將通信比作交通，通信的硬件層協(xié)議比作各國(guó)的公路標(biāo)準(zhǔn)，各國(guó)的公路標(biāo)準(zhǔn)類似于不同的硬件層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；通信的軟件層協(xié)議比作各國(guó)的交通規(guī)則，各國(guó)的交通規(guī)則類似于不同的軟件層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
工業(yè)通信協(xié)議怎么選？MQTT/REST/OPC UA 選型指南來(lái)了
<p>工業(yè)4.0時(shí)代，機(jī)器、傳感器與系統(tǒng)的高效聯(lián)網(wǎng)是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心，而選對(duì)通信協(xié)議，直接決定了系統(tǒng)的流暢度、可靠性和擴(kuò)展性。但面對(duì)MQTT、REST、OPC UA這三大主流協(xié)議，很多工程師都會(huì)陷入選擇困境：輕量級(jí)傳輸該用哪個(gè)？工業(yè)設(shè)備互聯(lián)選誰(shuí)更安全？云平臺(tái)集成哪款更適配？......</p><p><br></p><p>今天我們將探討最常見(jiàn)的通信協(xié)議，從它們的工作原理，到它們的優(yōu)勢(shì)和局限，助您輕松找到合適的標(biāo)準(zhǔn)，確保您的應(yīng)用程序盡可能順暢、高效、可靠地運(yùn)行。</p><p><br></p><h2><strong>MQTT、REST 和 OPC UA 什么區(qū)別？</strong></h2><p>下圖是通信協(xié)議及其最適合應(yīng)用的簡(jiǎn)要介紹。這些通信標(biāo)準(zhǔn)并不是完全獨(dú)立運(yùn)作的，它們常常相互結(jié)合，使得一種協(xié)議的優(yōu)勢(shì)能夠彌補(bǔ)另一種協(xié)議的缺陷。例如，你經(jīng)常會(huì)看到"OPC UA over MQTT"，即以MQTT消息的形式傳輸OPC UA數(shù)據(jù)，以提高安全性并節(jié)省帶寬。
展開(kāi) #modbus rtu#基于modbus rtu通信協(xié)議串口通訊動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)DLL V2.0
當(dāng)在一Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí)，此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識(shí)別按地址發(fā)來(lái)的消息，決定
要產(chǎn)生何種行動(dòng)。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò)上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯(cuò)誤檢測(cè)的方法。
1、在Modbus網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸
標(biāo)準(zhǔn)的Modbus口是使用一RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號(hào)位、傳輸波特率、奇偶校驗(yàn)。控制器能直接或經(jīng)由Modem組網(wǎng)。控制器通信使用主—從技術(shù)，即僅一設(shè)備(主設(shè)備)能初始化傳輸(查詢)。其它設(shè)備(從設(shè)備)根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。典型的主設(shè)備：主機(jī)和可編程儀表。典型的從設(shè)備：可編程控制器。主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨(dú)通信，從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式：設(shè)備(或廣播)地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、一錯(cuò)誤檢測(cè)域。從設(shè)備回應(yīng)消息也由Modbus協(xié)議構(gòu)成，包括確認(rèn)要行動(dòng)的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和一錯(cuò)誤檢測(cè)域。
如果在消息接收過(guò)程中發(fā)生一錯(cuò)誤，或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立一錯(cuò)誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去。
2、在其它類型網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸
在其它網(wǎng)絡(luò)上，控制器使用對(duì)等技術(shù)通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這樣在單獨(dú)的通信過(guò)程中，控制器既可作為主設(shè)備也可作為從設(shè)備。提供的多個(gè)內(nèi)部通道可允許同時(shí)發(fā)生的傳輸進(jìn)程。在消息位，Modbus協(xié)議仍提供了主—從原則，盡管網(wǎng)絡(luò)通信方法是“對(duì)等”。如果一控制器發(fā)送一消息，它只是作為主設(shè)備，并期望從從設(shè)備得到回應(yīng)。
展開(kāi) 三分鐘教你讀懂通信協(xié)議
進(jìn)入通信行業(yè)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，無(wú)論在哪個(gè)崗位，都繞不開(kāi)“協(xié)議”。
前輩大牛們不斷叨叨：
“一定要學(xué)好協(xié)議”
“有問(wèn)題翻翻協(xié)議”
“實(shí)現(xiàn)符不符合協(xié)議”
......
協(xié)議到底是什么？為什么大家都在強(qiáng)調(diào)協(xié)議的重要性？學(xué)習(xí)協(xié)議有哪些注意事項(xiàng)？今天小編就給大家簡(jiǎn)單介紹下相關(guān)內(nèi)容。
無(wú)論你是對(duì)協(xié)議還一頭霧水的通信專業(yè)“后浪”，還是已經(jīng)在利用協(xié)議解決工程問(wèn)題、游刃有余的“前浪”，希望這篇文章都能讓你有所收獲。
01.協(xié)議是什么
狹義的協(xié)議就是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是通信計(jì)算機(jī)雙方必須遵從的一組約定，如怎樣建立連接、怎樣互相識(shí)別等。只有遵守約定，計(jì)算機(jī)之間才能相互通信交流。
廣義上，各個(gè)行業(yè)組織出的技術(shù)規(guī)范與技術(shù)報(bào)告，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以及特定的具體業(yè)務(wù)信令流程，都可以稱為“協(xié)議”。
除了“協(xié)議”之外，還經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)“規(guī)范”、“標(biāo)準(zhǔn)”等，他們之間的聯(lián)系與區(qū)別可以參考下圖。
業(yè)界有數(shù)以千計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和行業(yè)組織，國(guó)際的如ITU、3GPP，國(guó)家的如中國(guó)的CCSA、歐洲的ETSI。這里我們以3GPP為例進(jìn)行介紹，這也是我們?nèi)粘９ぷ髦薪佑|最多的組織之一。
（下文提及的“協(xié)議”都是指廣義上的協(xié)議。）
02.為什么學(xué)協(xié)議
當(dāng)然是因?yàn)樗匾剑?/span>
展開(kāi) 
動(dòng)圖演示常用通信協(xié)議原理
1
SPI傳輸
▲ 圖1 SPI 數(shù)據(jù)傳輸
▲ 圖1.2 SPI數(shù)據(jù)傳輸（2）
▲ 圖1.3 SPI時(shí)序信號(hào)
2
I2C傳輸
▲ 圖1.2.1 I2C總線以及尋址方式
3
UART傳輸
▲ 圖1.3.1 PC 上通過(guò)UART來(lái)調(diào)試MCU
▲ 圖1.3.2 RS-232通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片與MCU通訊
串口通信相關(guān)文章:STM32串口通信基本原理。
4
紅外控制
▲ 圖1.4.1 紅外控制信號(hào)也是一個(gè)串行通訊信號(hào)
紅外通信相關(guān)文章請(qǐng)移步此處:詳解紅外遙控編解碼。
幾個(gè)不錯(cuò)的通信協(xié)議動(dòng)圖
來(lái)源 | 汽車(chē)ECU開(kāi)發(fā)
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這些顯示電子系統(tǒng)中信號(hào)波形的動(dòng)圖，有助于幫助我們理解傳輸?shù)臋C(jī)理。
1 SPI傳輸
▲ 圖1 SPI 數(shù)據(jù)傳輸
▲ 圖1.2 SPI數(shù)據(jù)傳輸（2）
▲ 圖1.3 SPI時(shí)序信號(hào)
2 I2C傳輸
▲ 圖1.2.1 I2C總線以及尋址方式
3 UART傳輸
▲ 圖1.3.1 PC 上通過(guò)UART來(lái)調(diào)試MCU
▲ 圖1.3.2 RS-232通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片與MCU通訊
4 紅外控制
通信協(xié)議難懂搞不定？來(lái)看這些
下
面這些顯示電子系統(tǒng)中信號(hào)波形的動(dòng)圖，有助于幫助我們理解傳輸?shù)臋C(jī)理，分享給大家。
1、SPI傳輸
圖1 SPI輸出傳輸
圖2 SPI數(shù)據(jù)傳輸（2）
圖3 SPI時(shí)序信號(hào)
2、I2C傳輸
圖4 I2C總線及尋址方式
3、UART傳輸
圖5 PC上通過(guò)UART調(diào)試MCU
圖6 RS-232通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片與MCU通訊
4、紅外控制
圖7 紅外控制信號(hào)也是一個(gè)串行通訊信號(hào)
圖8 紅外信號(hào)接收與放大整形電路
圖9 紅外接收光電管控制繼電器電路
5、串并轉(zhuǎn)換電路
圖10 串入、并出移位寄存器
圖11 由八個(gè)D寄存器組成的移位寄存器
圖12 串行傳輸示意圖
6、其他動(dòng)圖
圖13 PWM控制LED亮度
圖14 PWM控制LED亮度
圖15 調(diào)幅與調(diào)頻信號(hào)
圖16 相位調(diào)制信號(hào)
圖17 方波邊沿抖動(dòng)波形
展開(kāi) 干貨 | SPI、I2C、UART...常見(jiàn)通信協(xié)議的動(dòng)圖
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這些顯示電子系統(tǒng)中信號(hào)波形的動(dòng)圖，有助于幫助我們理解傳輸?shù)臋C(jī)理。
01
PART
SPI傳輸
圖1.1 SPI數(shù)據(jù)傳輸(1)
圖1.2 SPI數(shù)據(jù)傳輸(2)
圖1.3 SPI時(shí)序信號(hào)
02
PART
I2C傳輸
圖2 I2C總線以及尋址方式
03
PART
UART傳輸
圖3.1 PC上通過(guò)UART來(lái)調(diào)試MCU
通信協(xié)議搞不定？看完這些動(dòng)圖恍然大悟~
下面這些顯示電子系統(tǒng)中信號(hào)波形的動(dòng)圖，有助于幫助我們理解傳輸?shù)臋C(jī)理，分享給大家。
1
SPI傳輸
▲ 圖1 SPI輸出傳輸
▲圖2 SPI數(shù)據(jù)傳輸（2）
▲ 圖3 SPI時(shí)序信號(hào)
2
I2C傳輸
▲ 圖4 I2C總線及尋址方式
3
UART傳輸
▲ 圖5 PC上通過(guò)UART調(diào)試MCU
▲ 圖6 RS-232通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片與MCU通訊
4
紅外控制
▲ 圖7 紅外控制信號(hào)也是一個(gè)串行通訊信號(hào)
▲ 圖8 紅外信號(hào)接收與放大整形電路
▲ 圖9 紅外接收光電管控制繼電器電路
5
串并轉(zhuǎn)換電路
▲ 圖
國(guó)產(chǎn)接口芯片兼容替換TI MM1192，用于通信設(shè)備協(xié)議
HBS協(xié)議對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)提出的開(kāi)放系統(tǒng)互連(OSI)七層模型作了精簡(jiǎn)，引用了其中的1，2，7層，由三層結(jié)構(gòu)組成，分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。
物理層描述了信號(hào)模式和傳輸介質(zhì)。信號(hào)線采用普通的雙絞線。HBS總線上的信號(hào)采用脈寬編碼的方式。由于選用的HBS通信芯片要求傳輸信號(hào)的頻率最大在 10 kHz左右，所以采用50μs低電平，50μs高電平表示邏輯“0”；50μs低電平，150μs高電平表示邏輯“1”。采用這種方式，抗干擾能力強(qiáng)。接收端通過(guò)計(jì)算兩個(gè)下降沿之間的時(shí)間來(lái)判斷邏輯“0”和邏輯“1”。協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層主要是通訊幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通訊以幀的形式進(jìn)行，所有從主機(jī)模塊發(fā)出的幀是定長(zhǎng)的，數(shù)據(jù)幀的內(nèi)容包括起始字節(jié)、地址字節(jié)、數(shù)據(jù)字節(jié)、校驗(yàn)字節(jié)。
芯片采用單電源5V供電，并且內(nèi)部集成了輸出三極管以減少外圍電路所需的器件數(shù)量。接口芯片 - MS1192一般主要用于電話及相關(guān)設(shè)備、安全裝置、AV設(shè)備、空調(diào)設(shè)備等。
主要特點(diǎn)：
脈沖變壓器置換
高可靠性
可在 5V 單個(gè)電源下工作
低成本
外接零件少、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單
波特率可達(dá) 119200bps
應(yīng)用：
電話及相關(guān)設(shè)備
空調(diào)設(shè)備
安全設(shè)備
AV 裝置
內(nèi)部框圖：
目前接口芯片 - MS1192型號(hào)產(chǎn)品大量現(xiàn)貨供應(yīng)，有需求的聯(lián)系：13392805792(微信同號(hào))
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這些顯示電子系統(tǒng)中信號(hào)波形的動(dòng)圖，有助于幫助我們理解傳輸?shù)臋C(jī)理。
01
PART
SPI傳輸
圖1.1 SPI數(shù)據(jù)傳輸(1)
圖1.2 SPI數(shù)據(jù)傳輸(2)
圖1.3 SPI時(shí)序信號(hào)
02
PART
I2C傳輸
圖2 I2C總線以及尋址方式
03
PART
UART傳輸
圖3.1 PC上通過(guò)UART來(lái)調(diào)試MCU
首個(gè)融入IP協(xié)議的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)——6LoWPAN
由于在IEEE802.15.4上轉(zhuǎn)發(fā)IPv6數(shù)據(jù)提倡盡量使用已有的協(xié)議，而簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）又為lP網(wǎng)絡(luò)提供了一套很好的網(wǎng)絡(luò)管理框架和實(shí)現(xiàn)方法，因此，6LowPan傾向于在LR-WPAN上使用 SNMPv3進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理。但是，由于SNMP的初衷是管理基于IP的互聯(lián)網(wǎng)，要想將其應(yīng)用到硬件資源受限的LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)中。仍需要進(jìn)一步調(diào)研和改進(jìn)。例如：限制數(shù)據(jù)類型、簡(jiǎn)化基本的編碼規(guī)則等。
（4）安全問(wèn)題。由于使用安全機(jī)制需要額外的處理和帶寬資源，并不適合LR-WPAN設(shè)備，而IEEE802.15.4在鏈路層提供的AES安全機(jī)制又相對(duì)寬松，有待進(jìn)一步加強(qiáng)，因此尋找一種適合LR-WPAN的安全機(jī)制就成為6LowPan研究的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
作為當(dāng)今信息領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)，6Low-Pan還有非常多的關(guān)鍵技術(shù)有待發(fā)現(xiàn)和研究，比如：服務(wù)發(fā)現(xiàn)技術(shù)、設(shè)備發(fā)現(xiàn)技術(shù)、應(yīng)用編程接口技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)等。
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這些顯示電子系統(tǒng)中信號(hào)波形的動(dòng)圖，有助于幫助我們理解傳輸?shù)臋C(jī)理。
1
SPI傳輸
▲ 圖1 SPI 數(shù)據(jù)傳輸
▲ 圖1.2 SPI數(shù)據(jù)傳輸（2）
▲ 圖1.3 SPI時(shí)序信號(hào)
2
I2C傳輸
▲ 圖1.2.1 I2C總線以及尋址方式
3
UART傳輸
▲ 圖1.3.1 PC 上通過(guò)UART來(lái)調(diào)試MCU
▲ 圖1.3.2 RS-232通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片與MCU通訊
4
紅外控制
▲ 圖1.4.1 紅外控制信號(hào)也是一個(gè)串行通訊信號(hào)
▲ 圖1.4.2 紅外信號(hào)接收與放大整形電路
▲ 圖1.4.3 一個(gè)使用紅外接收光電管控制繼電器進(jìn)行魚(yú)食投喂電路
無(wú)線電協(xié)議破解可以“接管”無(wú)人機(jī)嗎？
EA系統(tǒng)能夠破解無(wú)人機(jī)通信協(xié)議？帶著這些問(wèn)題，筆者查閱了相關(guān)資料，進(jìn)行剖析解讀。
二、什么是無(wú)人機(jī)通信協(xié)議？
我們都知道，民用無(wú)人機(jī)可以申請(qǐng)使用840.5-845MHz、1430-1444MHz、2400-2476MHz(以下簡(jiǎn)稱2.4GHz)、5725-5829MHz(以下簡(jiǎn)稱5.8GHz)頻段頻率用于遙控、遙測(cè)、信息傳輸鏈路。840.5-845MHz頻段用于民用無(wú)人機(jī)的上行遙控鏈路，其中841-845MHz頻段可采用時(shí)分方式用于民用無(wú)人機(jī)的上行遙控和下行遙測(cè)鏈路。1430-1444MHz頻段用于民用無(wú)人機(jī)下行遙測(cè)與信息傳輸鏈路，其中1430-1438MHz頻段用于警用無(wú)人機(jī)和直升機(jī)視頻傳輸，其他民用無(wú)人機(jī)使用1438-1444MHz頻段。民用無(wú)人機(jī)使用2.4GHz、5.8GHz頻段頻率不得提出無(wú)線電干擾保護(hù)要求。雖然我們都知道各廠商無(wú)人機(jī)通信頻段，但均采用了不同的通信協(xié)議加密技術(shù)，該技術(shù)屬公司產(chǎn)品核心技術(shù)，一方面能夠使公司保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，另一方面能夠防止別人破解，保證數(shù)據(jù)安全。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，劉惠等提出了一種通用指控平臺(tái)架構(gòu)（如下圖所示），不難看出，為了兼容各廠商通信協(xié)議，該系統(tǒng)提供功能、算法庫(kù)，主要實(shí)現(xiàn)載荷協(xié)議、鏈路協(xié)議、飛控協(xié)議匹配。接管無(wú)人機(jī)的本質(zhì)，就是破解這些協(xié)議，也就是破解其中的加密算法。
這些通信協(xié)議能不能破解，我們首先需要弄明白，通信協(xié)議是怎么加密的？
三、無(wú)人機(jī)通信協(xié)議如何加密？
所謂加密通常是指發(fā)送方利用加密鑰匙以及加密函數(shù)，將一個(gè)信息（或稱為明文）進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)變后沒(méi)有意義的信息發(fā)送到接收方，轉(zhuǎn)換后的信息通常稱為密文。隨后接收方再利用解密函數(shù)以及解密鑰匙，將接收到的沒(méi)有意義的密文還原成為原始的信息，即明文，從而完成一個(gè)加解密的過(guò)程。
展開(kāi) 智慧農(nóng)業(yè)智慧農(nóng)業(yè)
三、智慧農(nóng)業(yè)方案架構(gòu)
四、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)推薦
龍興物聯(lián)專用智能網(wǎng)關(guān)
龍興物聯(lián)
智能網(wǎng)關(guān)是一種多協(xié)議、多接口的綜合網(wǎng)關(guān)，具有綜合數(shù)據(jù)（含視頻）采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)告警、數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)、數(shù)據(jù)推送為一體的綜合協(xié)議處理網(wǎng)關(guān)。
龍興物聯(lián)智能網(wǎng)關(guān)樣品圖
產(chǎn)品特點(diǎn)
采用高性能工業(yè)級(jí)處理器，提供強(qiáng)有力的邊緣計(jì)算能力
支持視頻流采集、支持本地TF卡存儲(chǔ)、支持視頻流推送
可提供Python二次開(kāi)發(fā)計(jì)算接口
支持WEB配置、支持遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)
支持Modbus TCP、Modbus RTU、OPC UA、OPC DA、TCP/IP、UDP、RTSP、RTMP、GB28181、ONVIF等多種通信協(xié)議，支持采集通信協(xié)議二次開(kāi)發(fā)
支持多種上行通信協(xié)議，如TCP/IP、UDP、HTTP、MQTT、TLS/SSL、阿里云、華為云、OneNET等，支持上行通信協(xié)議二次開(kāi)發(fā)
展開(kāi) 