028-87409729
: 9:00-18:00
17348136089
: 7*24h
奇偶校驗是一種用于簡單檢測二進制數(shù)據(jù)是否正確的方法。在串行通信中，奇偶校驗可以用于檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e誤。
奇偶校驗分為無校驗，奇校驗，偶校驗三種。其原理是在二進制數(shù)據(jù)的末尾添加一個額外的位，使得數(shù)據(jù)中二進制 1 的數(shù)量為奇數(shù)或偶數(shù)。這個額外的位被稱為校驗位。通過在數(shù)據(jù)的末尾添加一個校驗位，可以檢測出數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中是否存在錯誤，從而幫助檢測數(shù)據(jù)的正確性。
使用奇校驗時，如果數(shù)據(jù)中1的個數(shù)是偶數(shù)，那么校驗位設(shè)置為1，使得整個數(shù)據(jù)的1的個數(shù)變?yōu)槠鏀?shù)。如果數(shù)據(jù)中1的個數(shù)是奇數(shù)，那么校驗位設(shè)置為0，同樣使得整個數(shù)據(jù)的1的個數(shù)變?yōu)槠鏀?shù)。
當數(shù)據(jù)在傳輸過程中出現(xiàn)錯誤時，例如由于噪聲引起了一個二進制位的變化，這個錯誤就會影響到校驗位，導(dǎo)致整個數(shù)據(jù)的1的個數(shù)變成偶數(shù)。在接收端，通過檢測1的個數(shù)是否正確，可以判斷數(shù)據(jù)是否正確。如果1的個數(shù)不匹配，就說明數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)了錯誤。
需要注意的是，奇偶校驗只能檢測到一位的錯誤，對于多位錯誤的檢測就需要使用其他更復(fù)雜的校驗方法。
要使用奇偶校驗驗證數(shù)據(jù)，需要適當?shù)挠布O(shè)備和軟件支持來實現(xiàn)可靠的串行通信和數(shù)據(jù)錯誤檢測。以下以FT2000為例給大家演示和分析。
FT-2000/4 包含 4 個 UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步接收/發(fā)送裝置）控制器。其中，三個 3 線制接口，只提供輸入、輸出和中斷線，一個 9 線制接口，提供握手相關(guān)接口。
FT-2000/4官方文檔對串口奇偶校驗使用描述并不清晰，需要注意的是在開啟校驗功能時比較容易出錯。
FT-2000/4共有3個寄存器域控制校驗方式。分別為UARTLCR_H下的SPS、EPS和PEN。
PEN為校驗的使能位，控制校驗的開啟與關(guān)閉。
ESP為奇偶校驗類型選擇。用于選擇奇校驗和偶校驗。
SPS為校驗方式選擇。
其中PEN和EPS比較好理解，是校驗使能和奇偶選擇。但SPS的描述卻比較模糊。從描述來看和PEN差不多，是校驗開關(guān)。
在RTOS中配置串口為奇校驗，設(shè)置寄存器為PEN=1，EPS=0，SPS=1。串口定時發(fā)送數(shù)據(jù)包。
將FT-2000/4設(shè)備與接收設(shè)備連接，接收設(shè)備串口無法調(diào)試，且能響應(yīng)其他設(shè)備發(fā)送的串口數(shù)據(jù)。
當FT-2000/4設(shè)備向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù)后對方設(shè)備一直不對發(fā)送的數(shù)據(jù)做出響應(yīng)。初步判斷為接收設(shè)備未收到此設(shè)備通過串口發(fā)送的完整數(shù)據(jù)幀。
現(xiàn)在接收設(shè)備收到數(shù)據(jù)后沒響應(yīng)，可能是發(fā)送設(shè)備的問題，也可能是接收設(shè)備的問題。那么如何進行驗證呢？先將接收設(shè)備更換為電腦，若電腦收到了正確數(shù)據(jù)，則發(fā)送設(shè)備沒問題。那么可能是對端接收設(shè)備出了問題。將FT-2000/4串口連接到USB轉(zhuǎn)串口工具。讓設(shè)備定時發(fā)送數(shù)據(jù)，電腦使用串口調(diào)試助手接收數(shù)據(jù)。
為了找出問題所在，可使用同樣的USB轉(zhuǎn)串口工具，在配置相同的情況下使用不同的串口調(diào)試助手。然后觀察接收的數(shù)據(jù)是否正確。
測試結(jié)果：電腦收到了正確數(shù)據(jù)。在更換USB轉(zhuǎn)串口工具后。也收到了正確的數(shù)據(jù)。根據(jù)電腦的測試結(jié)果來看，發(fā)送設(shè)備沒有任何問題。但接收設(shè)備也能對來自其他設(shè)備的數(shù)據(jù)做出響應(yīng)使用。那么這種驗證方式還是沒有找到根本問題所在。這說明USB轉(zhuǎn)串口工具并不是完全可靠的?？紤]到STM32的芯片具有串口校驗錯誤中斷，那么可以再使用一個STM32的設(shè)備做一個串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)測試。
參考一個STM32的設(shè)備編寫程序做數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。使用一個端口按奇校驗接收數(shù)據(jù)并啟用校驗錯誤中斷。收到正常數(shù)據(jù)后通過另一個串口發(fā)送出去，如果收到的數(shù)據(jù)觸發(fā)了校驗錯誤則將數(shù)據(jù)丟棄。STM32轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的連接圖與配置如下：
此時STM32先連接一個能正常收發(fā)數(shù)據(jù)的串口設(shè)備。此設(shè)備設(shè)置奇校驗后發(fā)送的數(shù)據(jù)未觸發(fā)奇偶檢驗錯誤中斷，PC收到的數(shù)據(jù)與設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)相同。此設(shè)備設(shè)置偶校驗或無校驗發(fā)送數(shù)據(jù)時觸發(fā)奇偶檢驗錯誤中斷，PC無數(shù)據(jù)接收。此時說明stm32可正常識別奇偶校驗。
將FT-2000/4設(shè)備連接STM32后發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，PC卻只收到部分數(shù)據(jù)。說明FT-2000/4設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)存在校驗不通過的問題。
通過以上分析已初步確認了是FT-2000/4發(fā)送設(shè)備的問題，PC又成功接收到了數(shù)據(jù)。則說明問題可能出在串口配置與使用相關(guān)區(qū)域。
官方提供了linux鏡像，我們將linux鏡像燒錄后測試。發(fā)現(xiàn)在linux中串口設(shè)置奇校驗后數(shù)據(jù)發(fā)送正常，通過STM32后PC收到了發(fā)送的數(shù)據(jù)。然后在linux中將串口相關(guān)寄存器內(nèi)容打印出來并和RTOS中打印的寄存器內(nèi)容對比，發(fā)現(xiàn)SPS寄存器的值不一樣。根據(jù)FT-2000/4官方linux內(nèi)核源碼分析驅(qū)動程序。相關(guān)驅(qū)動代碼如下[1]：
drivers/tty/serial/phytium-uart.c
驅(qū)動中在啟用了CMSPAR標記后才將SPS置位。
網(wǎng)上查找CMSPAR相關(guān)信息[2]，CMSPAR為顯示選擇標記或空奇偶校驗，若已設(shè)置奇校驗，則奇偶校驗位總是1。否則奇偶校驗位總是0（空奇偶校驗）。即奇偶校驗變?yōu)榱薽ark和space校驗。
從網(wǎng)上串口校驗相關(guān)資料得知校驗分為無校驗、奇校驗、偶校驗、mark校驗和space校驗。而這個SPS寄存器可能就是奇偶校驗和mark與space校驗的切換。
將FT-2000/4設(shè)備改回RTOS程序并將SPS設(shè)置為0。
這次通過STM32轉(zhuǎn)發(fā)，PC收到了完整的數(shù)據(jù)。
這個SPS就是這兩種校驗的切換寄存器。置0時根據(jù)EPS內(nèi)容設(shè)置奇校驗或偶校驗。置1時根據(jù)EPS內(nèi)容設(shè)置mark或space校驗。
奇偶標記（mark和space）多用于串口多機通訊中的地址與數(shù)據(jù)區(qū)分?？蓽p少從機的中斷次數(shù)。
例如：發(fā)送設(shè)備地址時使用mark校驗，發(fā)送數(shù)據(jù)時使用space校驗。從機空閑時僅保留mark校驗中斷。當主機發(fā)送帶mark校驗的地址時從機觸發(fā)中斷，從機判斷是否是自己的地址。若是自己的地址則將校驗方式改為space校驗并準備接收數(shù)據(jù)。若不是自己的地址則繼續(xù)等待，后續(xù)主機發(fā)送數(shù)據(jù)時不再觸發(fā)中斷。
為什么設(shè)備通過USB串口助手連接電腦后即使校驗設(shè)置錯誤電腦也能收到正確數(shù)據(jù)？可能是部分USB串口工具在檢測到校驗錯誤后并沒有丟棄數(shù)據(jù)，而是將錯誤的數(shù)據(jù)直接發(fā)給了電腦。導(dǎo)致了串口調(diào)試助手的校驗方式與實際不符時也收到了數(shù)據(jù)。
[1] 內(nèi)核源碼：https://gitee.com/phytium_embedded/phytium-linux-kernel/tree/linux-5.10
[2] 參考文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/617236482
微信公眾號
客服微信