深入理解底层通信协议和应用层协议的区别

一、协议的分类

了解协议之前，我们首先需要清楚底层通信协议和应用层协议的概念

底层通信协议：USART、IIC、SPI、CAN、TCP、UDP

应用层协议：MQTT、HTTP、Modbus RTU/TCP

底层通信协议的作用：仅提供数据的传输，不关注数据的含义，只需要保证数据从一头可以传递到另一头即可

应用层协议的作用：赋予数据的含义，主机需要按照协议规定的格式发送数据，从机需要按照协议规定的格式读取数据，如果不知道这个协议，那么也就解析不了数据

二、应用层协议作用

        现在有一串数字，25 26 23 25 23 26，如果我不告诉你每一个字节的含义是啥，那么这一串数字的就没有任何意义，如果我告诉你前四个代表温度，后面两个是最小温度和最大温度，这个时候你才明白这一串数字的含义，这就是一个应用层协议，也可以叫做通信协议，这是最简单的，但是仔细思考，在传输过程中，别人接收数据，它怎么能确认接收到的数据是完整的一帧，或者数据有没有错误，这时候出现了帧头和CRC校验，但是这个仅仅都是自己约定的，适用范围小，因为别人不知道。

        那这时候就有人问了？有没有许多人都熟知的通信协议，我不需要关注帧头和帧尾的封装，也不需要关注CRC放在哪里，已经有专门的人把这些规划好了，我只需要按照它规定的把数据放进去就行，而且它考虑的肯定比我全面。

        下面就来讲解常用的几种应用层协议，以及他们的应用场景。

1、Modbus RTU​：基于串口，寄存器读写。

01 MODBUS RTU_modbus 异常码-CSDN博客

2、​Modbus TCP​：基于以太网，将Modbus帧嵌入TCP协议，用于工业设备联网。

02 ModBus TCP_modbustcp协议数据格式-CSDN博客

3、​MQTT​：基于网络，物联网设备发布/订阅，任意文本消息

MQTT协议（云平台通信 + 单片机移植）_mqtt上位机-CSDN博客

三、底层通信协议

        比如，A设备想要和B设备通信，必须要连接tx,rx和gnd这三根线，然后波特率配置为115200，8位数据位，无奇偶检验，这时候才能接收数据，这一种通信协议，就是底层通信协议，例如usart串口就是底层通信协议，也叫做硬件接口。

        下面就来讲解常用的几种底层通信协议，以及他们的应用场景。

1、USART/UART：异步串行通信，2根线（TX、RX），全双工

2、I²C：同步串行通信，2根线（SCL时钟线、SDA数据线），半双工

3、SPI：同步串行通信，4根线（SCK时钟、MOSI主发从收、MISO主收从发、SS片选），全双工

4、CAN：异步串行通信，2根线（CAN_H、CAN_L），半双工

5、TCP：基于IP的可靠传输，主要是在进行网络传输时充当传输层协议

6、UDP：高速，不可靠，主要是在进行网络传输时充当传输层协议