UART中的硬件流控RTS與CTS

最近太忙了，沒時間寫對Ucos-II的移植，先將工做中容易搞錯的一個知識點記錄下來，關於CTS與RTS的。

在RS232中原本CTS 與RTS 有明確的意義，但自從賀氏(HAYES ) 推出了聰明貓(SmartModem)後就有點混淆了，不過如今這種意義爲主流意義的，各大芯片製造廠家對UART控制器的流控基本採用HAYES MODEM流控解釋。

在RS232中RTS 與CTS 是用來半雙工模式下的方向切換，本文不解釋；

若是UART只有RX、TX兩個信號，要流控的話只能是軟流控；若是有RX，TX，CTS，RTS 四個信號，則多半是支持硬流控的UART；若是有 RX，TX，CTS ，RTS ，DTR，DSR 六個信號的話，RS232標準的可能性比較大。

SIMCOM公司對RTS/CTS的解釋：

（要注意區別是否是講串口支持硬流控的RTS/CTS，別看爲益，在和瑞芯微調試硬件流控時，別這個非主流的解釋搞得暈頭轉向的，下面用灰色小字體表示）

RTS是模塊的輸入端，用於MCU通知模塊，MCU是否準備好，模塊是否可向MCU發送信息，RTS的有效電平爲低。

CTS是模塊的輸出端，用於模塊通知MCU，模塊是否準備好，MCU是否可向模塊發送信息，CTS的有效電平爲低

HAYES Modem中的RTS ，CTS 是用來進 行硬件流控的。如今一般UART的RTC、CTS的含義指後者，即用來作硬流控的。

硬流控的RTS、CTS：

（如今作串口使用RTS/CTS必看內容，由於MTK/）

RTS （Require ToSend，發送請求）爲輸出信號，用於指示本設備準備好可接收數據，低電平有效，低電平說明本設備能夠接收數據。

CTS （Clear ToSend，發送容許）爲輸入信號，用於判斷是否能夠向對方發送數據，低電平有效，低電平說明本設備能夠向對方發送數據。

此處有人將CTS翻譯爲發送容許，我感受的確比翻譯爲清除發送好。由於CTS是對方的RTS控制己方的CTS是否容許發送的功能。

用AP與MODEM採用流控收發串口數據舉例：

CTS 爲輸入

RTS 爲輸出

AP的CTS對接MODEM的RTS；MODEM的CTS對接AP的RTS。

 

默認啓動時：

AP的CTS爲高

AP的RTS爲低

MODEM的CTS       高     但極容易被拉低

MODEM的RTS       低

默認休眠時

MODEM的CTS       高     但極容易被拉低

MODEM的RTS       高

 

其中CTS用電壓表測量電壓時發現：在測量最初的大概200ms時，爲高電平，而後電壓值不斷降低，變成低電平，這說明CTS懸空時應該爲高，這中高電平僅僅是必定量的正電荷而已。

不知道芯片設計時，規格說明書爲何要寫CTS默認爲高，CTS僅僅是輸入端，不須要什麼默認值啊。而且在流控打開狀況下，不接CTS與RTS，也是能夠正常3根線（RXD/TXD/GND）通訊的，這說明不接RTS/CTS時，CTS爲低電平纔對。爲什麼實際使用與芯片規格說明書不一致，多是被外殼金屬蓋干擾到低電平了，畢竟本身用的模塊，CTS是如此靠近低電平的金屬保護蓋，而且CTS爲輸入口，沒有上拉下拉電平能力。

 

AP與MODEM的流控這樣通訊的：

AP串口可用時，將AP-RTS拉低，MODEM-CTS檢測到AP-RTS爲低，知道AP串口已準備好，能夠發送數據；

AP串口不可用時，將AP-RTS拉高，MODEM-CTS檢測到AP-RTS爲高，知道AP串口還未準備好，就不會放數據。

MODEM串口可用與不可用時的交互是一樣道理。

 

沒有串口控制器，用中斷和普通IO口便可實現RTS與CTS功能。

RTS用GPIO實現，串口就緒拉低電平，串口忙拉高電平

CTS用中斷實現，檢測到低電平，將串口數據發送出去，檢測到高電平則保留串口數據直到檢測到低電平爲止。

 

下面是摘錄網上有用的參考資料：

假定A、B兩設備通訊，A設備的RTS 鏈接B設備的CTS ；A設備的CTS 鏈接B設備的RTS 。前一路信號控制B設備的發送，後一路信號控制A設備的發送。對B設備的發送（A設備接收）來講，若是A設備接收緩衝快滿的時發出RTS 信號（意思通知B設備中止發送），B設備經過CTS 檢測到該信號，中止發送；一段時間後A設備接收緩衝有了空餘，發出RTS 信號，指示B設備開始發送數據。A設備發（B設備接收）相似。上述功能也能在數據流中插入Xoff（特殊字符）和Xon（另外一個特殊字符）信號來實現。A設備一旦接收到B設備發送過來的Xoff，馬上中止發 送；反之，如接收到B設備發送過來的Xon，則恢復發送數據給B設備。同理，B設備也相似，從而實現收發雙方的速度匹配。

半雙工的方向切換：RS232中使用DTR（Date Terminal Ready，數據終端準備）與DSR（Data Set Ready ，數據設備準備好）進行主流控，相似上述的RTS 與CTS 。對半雙工的通訊的DTE（Date Terminal Equipment，數據終端設備）與DCE（Data circuitEquipment ）來講，默認的方向是DTE接收，DCE發送。若是DTE要發送數據，必須發出RTS 信號，請求發送數據。DCE收到後若是空閒則發出CTS 迴應RTS 信號，表示響應請求，這樣通訊方向就變爲DTE->TCE，同時RTS 與CTS 信號必須一直保持。從這裏能夠看出，CTS ，TRS雖然也有點流控的意思（如CTS 沒有發出，DTE也不能發送數據），但主要是用來進行方向切換的。

 

流控制在串行通信中的做用

這裏講到的「流」，固然指的是數據流。數據在兩個串口之間傳輸時，經常會出現丟失數據的現象，或者兩臺計算機的處理速度不一樣，如臺式機與單片機之間的通信，接收端數據緩衝區已滿，則此時繼續發送來的數據就會丟失。如今咱們在網絡上經過MODEM進行數據傳輸，這個問題就尤其突出。流控制能解決這個問題，當接收端數據處理不過來時，就發出「再也不接收」的信號，發送端就中止發送，直到收到「能夠繼續發送」的信號再發送數據。所以流控制能夠控制數據傳輸的進程，防止數據的丟失。PC機中經常使用的兩種流控制是硬件流控制（包括RTS/CTS、DTR/CTS等）和軟件流控制XON/XOFF（繼續/中止），下面分別說明。

 

硬件流控制

硬件流控制經常使用的有RTS/CTS流控制和DTR/DSR（數據終端就緒/數據設置就緒）流控制。

硬件流控制必須將相應的電纜線連上，用RTS/CTS（請求發送/清除發送）流控制時，應將通信兩端的RTS、CTS線對應相連，數據終端設備（如計算機）使用RTS來起始調制解調器或其它數據通信設備的數據流，而數據通信設備（如調制解調器）則用CTS來起動和暫停來自計算機的數據流。這種硬件握手方式的過程爲：咱們在編程時根據接收端緩衝區大小設置一個高位標誌（可爲緩衝區大小的75％）和一個低位標誌（可爲緩衝區大小的25％），當緩衝區內數據量達到高位時，咱們在接收端將CTS線置低電平（送邏輯0），當發送端的程序檢測到CTS爲低後，就中止發送數據，直到接收端緩衝區的數據量低於低位而將CTS置高電平。RTS則用來標明接收設備有沒有準備好接收數據。

經常使用的流控制還有還有DTR/DSR（數據終端就緒/數據設置就緒）。咱們在此再也不詳述。因爲流控制的多樣性，我我的認爲，當軟件裏用了流控制時，應作詳細的說明，如何接線，如何應用。

 

軟件流控制

因爲電纜線的限制，咱們在普通的控制通信中通常不用硬件流控制，而用軟件流控制。通常經過XON/XOFF來實現軟件流控制。經常使用方法是：當接收端的輸入緩衝區內數據量超過設定的高位時，就向數據發送端發出XOFF字符（十進制的19或Control-S，設備編程說明書應該有詳細闡述），發送端收到XOFF字符後就當即中止發送數據；當接收端的輸入緩衝區內數據量低於設定的低位時，就向數據發送端發出XON字符（十進制的17或Control-Q），發送端收到XON字符後就當即開始發送數據。通常能夠從設備配套源程序中找到發送的是什麼字符。

應該注意，若傳輸的是二進制數據，標誌字符也有可能在數據流中出現而引發誤操做，這是軟件流控制的缺陷，而硬件流控制不會有這個問題。