UART串口流控制（Flow control）「建议收藏」

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

一般在串行通讯中，我们会在一些上位机上看到 RTS /CTS、DTR /DSR和 XON /XOFF的选项，这是对流控制的选项，一般是应用于 RS232接口的，是拿来调制解调器的数据通讯的

一、流控制的作用

这里讲到的 “流”，指的是数据流；在数据通信中，流控制是管理两个节点之间数据传输速率的过程，以防止出现接收端的数据缓冲区已满，而发送端依然继续发送数据，所导致数据丢失

二、工作原理

当接收端的数据缓冲区已满，无法处理数据来时，就发出 “不再接收” 的信号，发送端则停止发送，直到发送端收到 “可以继续发送” 的信号再发送数据。计算机中常用的两种流控制分别是硬件流控制（RTS /CTS、DTR /DSR等）和软件流控制（XON /XOFF）

三、RS232引脚定义

RS-232设计之初是用来连接调制解调器做传输之用，也因此它的脚位意义通常也和调制解调器传输有关。RS-232的设备可以分为数据终端设备（DTE，Data Terminal Equipment, For example, PC）和数据通信设备（DCE，Data Communication Equipment）两类，这种分类定义了不同的线路用来发送和接受信号。一般来说，计算机和终端设备有DTE连接器，调制解调器和打印机有DCE连接器。但是这么说并不是总是严格正确的，用配线分接器测试连接，或者用试误法来判断电缆是否工作，常常需要参考相关的文件说明

RS-232目前有 DB-25和 DB-9型的连接器，被用的较多的是 DB-9型的接口

RS-232中 DB-9型的管脚分配：

         DB-9 Male（Pin Side）                   DB-9 Female （Pin Side）
             -------------                          -------------
             \ 1 2 3 4 5 /                          \ 5 4 3 2 1 /
              \ 6 7 8 9 /                            \ 9 8 7 6 /
               ---------                              ---------

它的信号引脚说明：

四、硬件流控制（以 RTS /CTS为主）

RTS/CTS最初是设计为电传打字机和调制解调器半双工协作通信的，每次它只能一方调制解调器发送数据。终端必须发送请求发送信号然后等到调制解调器回应清除发送信号。尽管 RTS /CTS是通过硬件达到握手，但它有自己的优势

1、RS232的标准连线法

当 A端的设备准备好后，发出 DTR（数据设备就绪）信号， 传至 B端的 RI（响铃）和 DSR（通讯设备就绪）。 这样，只要 A准备好（DTR），B端就会产生呼叫（RI）并准备好（DSR）。

注意到 A端的RTS（请求发送）、CTS（允许发送）和 B端的 CD（载波检测）连在一起， 则说明 A一旦请求发送（RTS）将立即得到允许（CTS）， 并使 B端检测到载波信号（CD）。 A端的 TXD与 B端的 RXD相连，A发送，B接收。

2、RS232的简化连线法

原来 RTS和 CTS是用来询问和回答是否可以传输数据。 但在这种连接方式下，就成了纯粹告诉对方自己是否可以进行通讯。 此时 RTS和 DTR都可以用来对数据流进行控制。

A端的 DTR（数据设备就绪）发出信号， 当 B端准备好后，B端的 DTR（数据设备就绪）向 A端的 DSR（通讯设备就绪）发出信号。 接下来就可以通过 RTS（请求发送）和 DTR（允许发送）来控制通信。

3、进一步简化（也就是以 RTS /CTS为主）

从上面的流程可以看到，硬件流控制主要是 RTS /CTS和 DTR /DSR来控制，但是，人嘛，能懒就懒，因此现在很多时候都只是用 RTS /CTS告诉对方自己是否可以进行通讯，而直接跳过了 DTR /DSR的就绪状态检测

在使用 RTS /CTS时，它们都是低电平有效，因此，一般在上位机中一旦打开串口，RTS会拉置高电平，然后等待数据发送，使得低电平有效

值得注意的，并不是说硬件流控制就单纯的依靠硬件，它还需要软件去处理识别，因为硬件流控制所做的只是给出信号电平，真正的控制发送使能还得看软件的处理

五、软件流控制

软件流控制（Software flow control）是在计算机数据链路中的一种流控制方法，特别适用于 RS-232串口通信；它是采用特殊字符来传输带内信令，特殊编码字符称作 XOFF与 XON（分别表示 “transmit off” 与 “transmit on”）。因此，也被称作 “XON /XOFF流控制”；

使用 ASCII字符集，XOFF一般为字节值 19（十进制），XON为字节值 17

值得注意的是：是接受方把 XON /XOFF信号发给发送方来控制发送方何时发送数据的，这些信号是与发送数据的传输方向相反的

它的处理主要是：接收方利用 XON信号告诉发送方，我已经准备好接受更多的数据了，利用 XOFF信号告诉发送方停止发送数据，直到接受方发送 XON信号告诉发送方我再次准备好了。

XON /XOFF是一种工作在终端间的带内方法，但是必须两端都支持这个协议，而且在突然启动的时候会有混淆的可能；XON /XOFF可以工作于 3线的接口

软件流控制广泛用于低速设备，特别是打印机与哑终端，用以指出它们临时暂停接收数据；软件流控制的优点是降低了收发双方之间的电路导体数量，给定一个共同的电路接地，只需要两条电路分别用于收发，也不需要额外的特定硬件实现；缺点是发送 XOFF需要至少一个字符的时间，而且需要排在对方已经接收的数据之后处理

XON /XOFF一般不赞成使用，推荐用 RTS /CTS控制流来代替它们。 因为串口传输的是二进制数据，可能你发送的数据里面也有 XON、XOFF对应的二进制值出现，进而引起误操作，这是软件流控制的缺陷，而硬件流控制不会有这个问题；当然，你也可以对 XON、XOFF进行特殊字符替换、组合等方式来确保通讯稳定

六、UART底层控制

上面也有说到，硬件流控制最后的实现还是绕到了软件上，若果是去写串口上位机控制的，可以看一下下面的链接，了解它们对应的寄存器

链接：串列埠的原理與應用