Xon Xoffのフロー制御をシリアル通信で試してみた

ソフトウェアフロー制御のXon Xoffを試してみました。

実際にシリアル通信でテストして、Xon Xoffのコードまで波形確認しています。

Xon Xoffの使い方からテスト方法まで分かりやすく紹介します。

Xon Xoffのフロー制御をシリアル通信で試してみた
PythonでXon Xoffのプログラム
Tera TermでXon Xoffのフロー制御
ラズベリーパイでフロー制御のシリアル接続
1. ラズパイでUARTを複数使えるように設定
Xon Xoffのアスキーコード(ascii code)
まとめ

Xon Xoffのフロー制御をシリアル通信で試してみた

シリアル(uart)通信でソフトウェアフロー制御のXon Xoffを試してみました。

「ラズベリーパイ」と「USBシリアル通信ケーブル」で接続しています。

ラズパイのシリアル通信先にはPCがあり、Tera Termでフロー制御しています。

わざとTera Term側からXon/Xoffのコードを入力してテストしました。

実際にXon Xoffのソフトウェアフロー制御を行うテスト動画も紹介しています。

是非一緒にご覧ください。

ソフトウェアフロー制御

ソフトウェアフロー制御はシリアル通信のデータ線だけで対応可能です。

受信側がバッファが足りなくなった場合など、通信を一時的に止めたい場合に使います。

受信側が通信を止めたい場合…送信側に停止指令のXoff(DC3)を送ります。
受信側が通信を再開したい場合…送信側に再開指令のXon(DC1)を送ります。

実際にはRxのデータ線を使ってXoffコードを送り、通信を停止させます。

Xoffコードはアスキーコード(ASCII CODE)だと「DC3」となります。

Xonコードも同様です。Rxのデータ線を使って通信を再開させます。

Xonコードはアスキーコード(ASCII CODE)だと「DC1」となります。

特に通信を止める必要が無い場合は、通常のシリアル通信が行われます。

ハードウェアフロー制御

ハードウェアフロー制御はRTS/CTSの制御信号を使用します。

RTS…Request to Send(送信要求)
CTS…Clear to Send(送信可)

ハードウェアフロー制御では相手先のCTS(送信可)信号が来ていた場合に通信可能です。

ハードウェアフロー制御に関しては別記事でまとめています。(リンクはこちら)

実際にRTS/CTSの信号の波形確認まで行っています。是非一緒にご覧ください。

UARTでRTS/CTSのフロー制御をしてみた

UARTでRTS/CTSのフロー制御をしてみた

UARTのRTS/CTSを使ったハードウェアフロー制御を試してみました。接続方法・プログラムから実際に測定した波形まで紹介します。ラズパイとUSBシリアルでテストしていますので、誰でも同様に実施可能です。

RS232CのXon Xoffのフロー制御

今回のXon Xoffのフロー制御はUARTで行っていますが、RS232Cでも同じ仕組みです。

ただUARTとRS232Cではハード的な電圧レベルと極性が違いますので注意が必要です。

下記記事で両者の波形含めて確認しています。(リンクはこちら)

USBシリアル通信のボーレートの最大は？通信速度(bps)をオシロで確認

USBシリアル通信のボーレートの最大は？通信速度(bps)をオシロで確認

シリアル通信の速度をオシロスコープで確認してみました。 USBシリアル変換ケーブルのICを調べて、最大のボーレートまで試しています。シリアル通信のボーレートの設定で通信速度(bps)がどのように変化するか紹介します。

PythonでXon Xoffのプログラム

ラズパイとPythonからフロー制御を切り替えれるようにプログラムします。

Pythonで簡単にハードウェア/ソフトウェアのフロー制御をON/OFF可能です。

ソフトウェアフロー制御…xonxoff
ハードウェアフロー制御…rtscts

実際のプログラムは下記です。今回はわざとfor文でシリアル通信をループさせています。

Xon Xoff信号を入れるタイミングを作りたいためです。

プログラム内容としてはUARTのシリアル通信で「Hello World」を10000回出力します。

import serial
ser = serial.Serial('/dev/ttyAMA1', 115200, xonxoff=True, rtscts=False)
for i in range(10000):
    ser.write(b'Hello World')
ser.close()

import serial

ser = serial.Serial('/dev/ttyAMA1', 115200, xonxoff=True, rtscts=False)

for i in range(10000):

ser.write(b'Hello World')

ser.close()

ラズパイから送信して、USBシリアル通信ケーブル経由でPCのTeraTermで受信します。

途中でXon Xoffコードを入れてソフトウェアフロー制御のテストを行います。

ラズパイでPythonのプログラムは作成することができます。

初心者の方でも簡単に作れます。下記記事を参考にしてください。(リンク先はこちら)

ラズベリーパイでプログラミング入門！Pythonの簡単な始め方

ラズベリーパイでプログラミング入門！Pythonの簡単な始め方

プログラミングを始めたい方にラズベリーパイを使った簡単な入門方法を紹介します。プログラミング言語の中でも初心者にもやさしく、人気なPythonがラズパイならば簡単にスタートできます。ラズベリーパイでプログラミング入門！Pythonの簡単...

Tera TermでXon Xoffのフロー制御

Tera termでXon Xoffのフロー制御の設定に関してです。

設定→シリアルポートで、フロー制御の箇所を「Xon/Xoff」を選択するだけでOKです。

Xon(DC1)を入力したい場合…キーボードから「Ctrl」+ 「q」を入力
Xoff(DC3)を入力したい場合…キーボードから「Ctrl」+ 「s」を入力

ラズベリーパイでフロー制御のシリアル接続

ラズベリーパイのuartでソフトウェアフロー制御を行えるように設定します。

下記記事でのハードウェアフロー制御も行えるようにUART4(GPIO8-11)で対応しています。

UARTでRTS/CTSのフロー制御をしてみた

GPIO8…TxD
GPIO9…RxD
GPIO10…CTS　※ソフトウェアフロー制御では未使用
GPIO11…RTS　※ソフトウェアフロー制御では未使用

UART0~5のピンが何処にあるのかは下記コマンドで分かります。

ラズベリーパイ4でのuart0とuart4の結果を貼り付けておきます。

dtoverlay -h uart4

pi@raspberrypi:~ $ dtoverlay -h uart0
Name:   uart0

Info:   Change the pin usage of uart0

Usage:  dtoverlay=uart0,<param>=<val>

Params: txd0_pin                GPIO pin for TXD0 (14, 32 or 36 - default 14)

        rxd0_pin                GPIO pin for RXD0 (15, 33 or 37 - default 15)

        pin_func                Alternative pin function - 4(Alt0) for 14&15,
                                7(Alt3) for 32&33, 6(Alt2) for 36&37

pi@raspberrypi:~ $ dtoverlay -h uart0

Name: uart0

Info: Change the pin usage of uart0

Usage: dtoverlay=uart0,<param>=<val>

Params: txd0_pin GPIO pin for TXD0 (14, 32 or 36 - default 14)

rxd0_pin GPIO pin for RXD0 (15, 33 or 37 - default 15)

pin_func Alternative pin function - 4(Alt0) for 14&15,

7(Alt3) for 32&33, 6(Alt2) for 36&37

pi@raspberrypi:~ $ dtoverlay -h uart4
Name:   uart4

Info:   Enable uart 4 on GPIOs 8-11. BCM2711 only.

Usage:  dtoverlay=uart4,<param>

Params: ctsrts                  Enable CTS/RTS on GPIOs 10-11 (default off)