串口通讯协议是什么 说的大白话一点，就是串口通信时所使用的协议传输方式。
串口通讯协议有几种 呢 串行通信协议包括 系统间协议和内部系统协议。
系统间协议：用于通信两个不同设备的系统间协议。就像计算机与微控制器套件之间的通信一样。通过内部总线系统进行通信。常见的有UART协议、USART协议、USB协议。
内部系统协议：内部系统协议用于通信电路板上的两个设备。在使用这些系统内协议时，我们将不使用系统内协议而扩展微控制器的外围设备。使用系统内协议会增加电路复杂度和功耗。使用系统内协议，电路复杂度和功耗降低，成本降低，并且访问数据非常安全。常见的有I2C协议、SPI协议、CAN协议。
UART代表通用异步发送器和接收器。UART协议是具有两个有线协议的串口通信。数据电缆信号线标记为Rx和Tx。串口通信通常用于发送和接收信号。它被传输并与串口通信接收数据，而没有类脉冲。UART接收数据字节并按顺序发送各个位。
USAT协议在嵌入式系统中，通常作为 MCU 的外设; 一般来说，由芯片引脚直接引出的一般是 TTL 电平;而中间接有转换芯片的可能就是RS232电平。详情可查看：串行通讯的标准
UART是半双工协议。半双工意味着具有传输和接收数据的功能，但不能同时进行。大多数控制器在电路板上都有硬件UART。它使用一条数据线来发送和接收数据。它具有一个起始位、一个8位数据和一个停止位，表示8位数据传输一个人的信号是从高到低。例如：电子邮件、短信、对讲机，工业物联网传输设备 串口服务器 。
USART代表通用的同步和异步发送器和接收器。它是两线协议的串口通信。数据电缆信号线标记为Rx和TX。该协议用于逐字节发送和接收数据以及时钟脉冲。这是一种全双工协议，意味着同时以不同的板速发送和接收数据。不同的设备通过此协议与微控制器通信。例如电信。
USB代表通用串行总线。同样，它是两线协议的串行通信。数据电缆信号线标记为D +和D-。此协议用于与系统外围设备进行通信USB协议用于向主机和外围设备串行发送和接收数据USB通信需要基于系统功能的驱动程序软件USB设备可以在其上传输数据主机上没有任何请求的总线。现在，当今大多数设备都在使用这种技术与USB协议进行通信。像计算机一样使用USB与ARM控制器通信。USB以不同的模式传输数据。第一个是10 kbps至100 kbps的慢速模式;第二个是全速模式500kbps至10mbps，高速模式25mbps至400Mbps。USB最大电缆长度为4米。
例如：鼠标、键盘、集线器、开关、笔式驱动器。
I2C代表内部集成电路。I2C只需两条线即可将所有外设连接到微控制器。I2C只需两条线SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)即可在设备之间传输信息。它是从属通信协议的主控。每个从站都有一个唯一的地址。主设备发送目标从设备的地址和读/写标志。该地址与该设备打开的任何从设备匹配，其余从设备处于禁用模式。一旦地址匹配，在主机和该从机之间进行通信，并发送和接收数据。发送器发送8位数据，接收器回复1位确认。通讯完成后，主站发出停止条件。
I2C总线是由飞利浦半导体公司开发的。其最初目的是提供一种将CPU连接到外围设备芯片的简便方法。嵌入式系统中的外围设备通常作为内存映射设备连接到微控制器。I2C仅需要两条线即可将所有外设连接到微控制器。这些称为SDA和SCL的有源线都是双向的。SDA线是串行数据线，而SCA线是串行时钟线。
I2C上拉电阻：
为什么在I2C SCL和SDA线路中使用上拉电阻。
SDA和SCL线均为漏极开路驱动器。
它可以将输出驱动为低电平，将其驱动为高电平。
为了使线路能够变高，您必须提供上拉电阻
SPI代表串行外设接口。它是摩托罗拉开发的串行通信协议之一。有时SPI协议也称为4线协议。它需要四线MOSI，MISO，SS和SCLKSPI协议用于通信主设备和从设备。主机首先使用频率配置时钟。然后，主机通过拉片选按钮选择特定的从设备进行通信。选择该特定设备并开始主机与该特定从机之间的通信。主机一次仅选择一个从机。它是一种全双工通信协议。在位传输的情况下，不限于8位字。
CAN代表控制器局域网。它是一个串行通信协议。它需要两条线CAN高(H +)和CAN低(H-)。它是由Robert bosh公司于1985年开发的，用于车载网络。它基于面向消息的传输协议。
1970年代是汽车制造商开始引入新功能的时代，例如防抱死制动，空调，齿轮控制，中央 *** 作门锁等。这些功能确保了额外的接线和复杂的设计，从而增加了成本和风险。为了克服这些问题，Robert Bosch在1980年代引入了CAN协议。此串行通信协议在1993年进一步标准化为ISO11898。正是CAN协议完全改变了高级传感器之间的通信。
CAN协议常用于汽车、飞机和医疗系统中的电子网络。常见产品有Can转以太网设备USR-CANET200以原生支持“MQTT协议”切入物联网战场
原生支持MQTT协议成为百度开放云推出的物联网服务一大特点。首先需要解读的是，为什么百度开放云会选择“MQTT协议”？
百度开放云支持的MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是国际物联网标准协议，旨在为低带宽和不稳定的网络环境中的物联网设备提供可靠的网络服务，可以适应各种物联网应用场景。
相对于其它标准协议，MQTT属于轻量级双向消息传输协议，主要优势是开源、可靠、轻巧、简单。MQTT的传输格式非常精小，最小的数据包只有2个比特，且无应用消息头。MQTT可以保证消息的可靠性，它包括三种不同的服务质量（最多只传一次、最少被传一次、一次且只传一次），如果客户端意外掉线，可以使用“遗愿”发布一条消息，同时支持持久订阅。
MQTT在物联网应用中的主要优势有：一，可靠传输。MQTT可以保证消息可靠安全的传输，并可以与企业应用简易集成；二，消息推送。支持消息实时通知、丰富的推送内容、灵活的Pub-Sub以及消息存储和过滤。三，低带宽、低耗能、低成本。占用移动应用程序带宽小，并且带宽利用率高，耗电量较少。
MQTT的优势还表现在安全性。安全设计对于物联网项目而言，是需要非常重视的问题，但是却常常容易被工程师所轻视。今年央视315晚会，揭秘了无人机、智能摄像头、智能POS机、智能汽车、洗衣机、电烤箱、智能插座等智能家居存在的三大安全隐患——泄露隐私、财产损失、甚至危及生命安全。而MQTT协议则可以提供多层次的安全特性，在传输层上可以使用TLS加密；在应用层提供了客户标识（Client Identifier）以及用户名密码，不但传输的内容是二进制字节，而且还受惠于传输层的TLS加密。
MQTT开放协议已有17年历史，先期在2014年被国际标准化组织定义为物联网的推荐协议。在应用层传输协议这个领域，它已经走在了其它协议的前面。正因为MQTT的综合优势非常突显，业界不少专家认为，MQTT非常适合各种物联网场景，有望是未来最主流的物联网标准协议。
原生支持“MQTT协议”背后旨在推动物联网标准化
接下来的问题是，那么为什么百度开放云要在国内率先成为原生支持MQTT协议的公有云服务商？
在笔者看来，首先，这和百度开放云在物联网行业的核心目标有着紧密的关系。在去年的“百度世界2015”开放云论坛上,百度开放云高层曾对物联网的发展战略做出阐述，指出：打破行业与行业之间的界限，以“连接人与服务”为核CoAP的URL
在>本文主要是给大家梳理一下目前市面上常用的一些无线通讯协议标准，帮助大家了解一下不同的无线网络技术由来和各自特点。
首先说一下IEEE 802154，IEEE 802154是一种技术标准，目前常用的无线通讯协议大多数是在802154标准规定的底层协议基础上，开发的上层协议而演变出来的，它规定了低速率无线个域网 （LR-WPAN）的 物理层 和 媒体访问控制 ，并由 IEEE 80215 工作组维护，该工作组在2003年定义了该标准。它是 Zigbee 的基础，另外像诸如 ISA10011a ， WirelessHART ，WIA-PA ， 6LoWPAN 和 SNAP 规范，每个标准规范都是通过开发IEEE 802154中未定义的上层进一步扩展了标准。类似于以上几种协议标准，Lora是基于IEEE802154g标准进行了上层标准的扩展定义，而IEEE802154g是在IEEE802154基础上对物理层和MAC层做了调整。除此之外wifi是基于IEEE80211b标准创建的一种无线局域网技术，通常使用24G UHF或者5G SHF ISM射频频段。IEEE 802151是由 IEEE 制定的一种蓝牙无线通信规范标准，应用于无线个人区域网（WPAN）。可以说原版IEEE802151来源于蓝牙规范并与蓝牙11完全兼容使用。
接下来我们详细说一下目前在工业物联网和消费电子领域应用比较广泛的几种无线技术，有ZigBee、WirelessHart、WIA-PA、Lora、WiFi、蓝牙bluetooth、NB-IOT、BeeLPW-T。
ZigBee是基于IEEE802154标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802154标准的规定。在工业领域的典型应用是中国油气田生产物联网自动化采集控制设备规范中明确物理层、链路层、网络层采用ZigBee通讯协议，应用层通讯采用A11-GRM通讯协议。
WirelessHART是第一个专门为过程工业而设计的开放的可互 *** 作的无线通讯标准，满足了工业工厂对于可靠、强劲、安全的无线通讯方式的迫切需求。作为HART7技术规范的一部分，除了保持现有HART设备、命令和工具的能力，它增加了HART协议的无线能力。国际电工委员会于2010年4月批准发布了完全国际化的WirelessHART标准IEC 62591（Ed10），是第一个过程自动化领域的无线 传感器 网络国际标准。该网络同样使用运行在24GHz频段上的无线电IEEE802154标准，采用直接序列扩频（DSSS）、通信安全与可靠的信道跳频、时分多址同步、网络上设备间延控通信等技术，WirelessHART标准协议主要应用于工厂自动化领域和过程自动化领域，弥补了高可靠、低功耗及低成本的工业无线通信市场的空缺。典型应用以Emerson为例，从2010年就已经开始供应WirelessHART兼容产品，从压力、流量、液位、温度、振动、pH测量等各类仪表变送器到网关节点等，逐渐有了品类齐全的无线类工业仪表产品系列。
WIA-PA标准是具有我国自主知识产权、符合我国工业应用国情的一种无线标准体系，2008年10月，该规范获得了国际电工委员会（IEC）全体成员国96%的投票，成为与Wireless HART被同时承认的两个国际标准化文件之一。WIA-PA同样基于IEEE802154标准，通讯速率250kbps，频段24GHz，工业室内通讯距离200m，室外环境可达800m，数据可靠性大于99%，自适应跳频技术，避免干扰，冗余路由技术，自组织修复网络。同时支持HART命令，兼容WirelessHART标准。典型应用是中科院沈阳自动化研究所提供技术支持参与合作的在国内辽河油田、吉林油田、大庆油田、新疆油田等现场的远程油井监测控制系统。
LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线协议，基于IEEE 802154g标准，它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。Lora的工作频率在ISM 频段，包括433、868、915 MHz。
WiFi俗称无线宽带，又叫80211b标准，工作在24GHz或者5GHz频段，最高传输速率能达到11Mbps，网络覆盖范围最高可达300m，适合办公室和楼内区域使用。由于WiFi技术在结构上与以太网完全一致，所以能够将WLAN集成到已有的宽带网络中，也能够将已有的宽带业务集成到WLAN中，这样，就可以利用已有的宽带有线接入资源，迅速地部署WLAN网络，形成无缝覆盖。
蓝牙是一种短距离无线通信的技术规范，它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线线缆连接。在制定蓝牙规范之初，就建立了统一全球的目标，向全球公开发布工作频段为全球统一开放的24GHz工业、科学和医学（ISM）频段。从目前的应用看，蓝牙体积小、功率低，其应用早已不局限于计算机外设，可以集成到任何数字设备中，尤其是对数据传输速率要求不高的移动设备。蓝牙有几大特点，一是全球范围适用，无需申请许可证，二是同时可传输语音和数据，三是可以建立临时性对等连接，四是具有很好的抗干扰能力。
窄带物联网（NB-IOT）是国际移动通信标准化组织为了应对日渐强烈的物联网需求，制订的一个新的蜂窝物联网的标准（CIOT），这个新标准要实现超强覆盖、超低功耗、超低成本、超大连接。NB-IOT是一个空中接口标准，主要是用在终端与基站之间的约定，包括物理层和数据链路层的一些设计规定。NB-IoT构建于 蜂窝网络 ，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。
BeeLPW-T是必创科技聚焦工业场景应用，基于IEEE802154标准自主开发的一种无线通信协议，具有同步精度高、功耗低、网络自恢复等优点。大容量的同步网络节点数量和多跳能力，可为工业现场的网络覆盖及节点架设提供强大的网络协议支撑。该协议具有的天然物联网基因，能以更优的功耗将传感器的感知层数据传输至云端，较往代产品效率提高近四倍。
1、更高速灵敏的反馈
基于高精度的网络同步性能，所有设备可以工作在最优的功耗状态下，保持全网秒级的响应速度，可以满足绝大多数尤其是具有边缘计算能力低功耗设备的需求。
2、更丰富的应用方式
同步网络下的节点，真正实现协同工作，赋予数据在无线应用中时间的属性，无论星型，树状等网络模式，均可满足各种设备密度、覆盖距离的应用要求。
3、更低的维护成本
协议可以随意切换周期采样及大数据采集状态 ，针对不同工况及应用需要，兼容有线状态分析系统的采集需求；时间同步及低功耗设计，在确保网络运行精准的同时，降低了设备的无效工作时间，使得设备整体更加简练、高效。更低的功耗，可改善设备的维护周期，降低维护难度和平均维护成本，为客户提供一个安心可靠并几近无感的防护体验。
最后附表总结一下几种典型无线技术标准的特点区别：
NB-IOTLoRaZigbeeWIFIbluetoothBeeLPW-TWIAPA
组网方式基于现有蜂窝组网基于LoRa网关基于Zigbee网关基于无线路由器基于蓝牙Mesh网关基于BeeLPW-T网关基于WIA-PA网关
网络部署方式节点节点+网关
受现场遮挡影响
节点+网关节点+路由器节点-节点节点+中继+网关节点+中继+网关
传输距离远距离，基站覆盖10公里以上远距离，可达十几公里短距离
10-100m
短距离50米10米不含中继200m不含中继200m
单网接入节点容量约20万理论约6万，实际500-5000理论6万，一般200-500个约50个理论6万理论5000通道理论6万，一般200-500个
电池续航理论10年/AA电池理论10年/AA电池理论约2年/AA电池数小时数天理论约2年/AA电池理论约2年/AA电池
成本30-70元30-40元5-15元模块约7-8s小于10元
频段License频段
运营商频段
unLicense频段
Sub-GHZ（433/868/915MHz）
unLicense频段
24GHz
24G和5G24GunLicense频段
24GHz
unLicense频段
24GHz
传输速度理论160kbps-250kbps
实际小于100kbps
03-50kbps理论250kbps，实际小于100kbps24G：1-11Mbps
5G：1-500Mbps
1M理论250kbps理论250kbps
网络时延6-10sTBD＜1s＜1s＜1s＜1s＜1s
适合领域户外户外，工厂工厂，室内办公室，工厂移动设备工厂，车间工厂，车间
联网所需时间3 30ms3s10s3s3sMQTT是非常流行的设备的接入协议，包括IBM、亚马逊、微软的IoT托管服务都有支持，而CoAP在这方面几乎没有露面的机会。感觉以下几点是MQTT优于CoAP的主要原因：
MQTT基于TCP，在做反控设备的时候比UDP更可靠，比如CoAP走3G、4G的时候甚至需要实现CoAP over TCP，否则反控很不稳定甚至无法联通。
MQTT异步Pub/Sub实现，好比发个微信，无需等待对方确认便可以继续，而不像CoAP那样必须等待对方应答才能返回的同步模式。
MQTT为物联网提供了许多体贴的设计，比如QoS，比如“遗言”的设计。
篇幅有限，无法完全枚举MQTT的优越性，建议参考以下文章：
MQTT入门篇
MQTT进阶篇
MQTT安全篇
MQTT实战篇
当然，CoAP在功耗方面有优势，不过随着物联网设备特别是网管的计算能力加强，这点应该不是主要矛盾。
网络融合的能力不适合作为物联网消息传输协议具备的能力。
网络融合（Network convergence）包括两个层面的融合：数据传输层融合，应用层融合。网络融合在单一网络上结合了对多媒体、电话和数据的支持。
网络融合主要服务于大型、复杂的组织，其中移动和互联网连接在相同的防火墙或登录凭据之后进行监管。通过网络融合，注册用户可以通过单一网络访问他们的 Internet、以太网、Wi-Fi 和移动连接，该网络支持从电子邮件、VoIP 和 Web 浏览到文本消息的所有内容。
网络融合的关键技术可以分成两种类型：协议转换互连模型和服务融合互连模型。
第1种是协议转换互连模型，即根据两个网络之间的协议差异，直接在两个网络之间设置协议转换节点，转换两个网络不同的协议。
像现在IP电话使 用的就是协议转换的模型，直接将传输媒体格式及 其控制信令协议在两个不同的网络之间转换。
这种转换是一种个案处理的模式 ，可缩放性差，需要单独建立不同媒体之间的转换机制，不适用于多个异构网络之间的互连，所以，不宜作为通用的网络融合模型，即这种模型不适合于多媒体、多协议网络的互连模式。
第2种是服务融合互连模型，即将不同网络提供的服务（本文所指的”服务”也可以称为“业务”）提升到一个公共的服务平台，在该服务平台之上实现不同网络之间的互连。
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