面试题总结

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1、通信协议

　　通信协议通常使用分层架构来组织和管理通信过程。常见的分层架构包括以下几层：

1. 物理层：物理层负责处理物理媒介上的信号传输，如电缆、光缆、无线信号等。
2. 数据链路层：数据链路层负责将物理层传来的信号转换为数据帧，并在相邻节点之间进行数据传输。
3. 网络层：网络层负责将数据从源节点传输到目标节点，通过选择最佳路径和转发数据来实现。
4. 传输层：传输层负责在不同的主机之间提供可靠的数据传输服务，如 TCP 和 UDP。
5. 应用层：应用层负责处理特定应用程序的通信需求，如 HTTP、FTP、SMTP 等。

　　这种分层架构的优点是可以将复杂的通信过程分解为更小、更易于管理的模块，每个模块负责特定的功能。同时，分层架构也提供了灵活性和可扩展性，使得不同的协议可以在不同的层上实现，并且可以通过添加或修改层来适应新的通信需求。

2、什么是串口通信？

　　串口通信是一种通过串行接口进行数据传输的通信方式。在串口通信中，数据以逐位的方式传输，一次只能传输一个字节的数据。串口通信通常使用RS-232、RS-422、RS-485等标准协议进行数据传输。在这些协议中，数据以异步方式传输，即发送方和接收方不需要同时工作。发送方将数据逐位发送到串口线上，接收方在接收到数据后将其逐位读取。

　　串口通常用于常用与连接计算机和外部设备，例如打印机、扫描仪、调制解调器、传感器等。它也常用于嵌入式系统中，用于连接不同的模块或设备。

　　在实际应用中，串口通信需要考虑波特率、数据位、停止位、奇偶校验等参数的设置，以确保数据传输的准确性和可靠性。同时，还需要考虑串口通信的干扰和噪声问题，以保证数据传输的稳定性。

　　设置串口通信的参数通常需要考虑以下几个方面：

1. 波特率（Baud Rate）：波特率是指每秒钟传输的数据位数，通常用单位 bps（bits per second）表示。波特率的设置需要根据实际需求和硬件设备的支持情况进行选择。常见的波特率有 9600 bps、19200 bps、115200 bps 等。
2. 数据位（Data Bits）：数据位是指每次传输的数据位数，通常可以设置为 7 位或 8 位。
3. 停止位（Stop Bits）：停止位是指每个字节传输结束时的停止位数，通常可以设置为 1 位或 2 位。
4. 奇偶校验（Parity）：奇偶校验是一种用于检测数据传输错误的方法。常见的奇偶校验方式有奇校验（Odd Parity）和偶校验（Even Parity）。奇偶校验可以设置为无（None）、奇校验（Odd）或偶校验（Even）。
5. 流控制（Flow Control）：流控制是一种用于控制数据传输速度的方法，可以避免缓冲区溢出。常见的流控制方式有硬件流控制（Hardware Flow Control）和软件流控制（Software Flow Control）

3、什么是RS-232?

　　RS-232是一种常见的串行通信接口的标准，用于连接计算机和外部设备，例如打印机、扫描仪、调制解调器、传感器等。

　　RS-232标准定义了数据传输的电气特性、信号时序和协议规划。它使用异步传输方式，发送方和接收方不需要同时工作。

　　RS-232仅限于PC串行端口和设备之间的点对点连接。RS-232硬件可用于长达50英尺的串行通信。

　　RS-232标准的主要特性包括：

1. 使用 DB-9 或 DB-25 连接器进行物理连接，其中 DB-9 连接器通常用于单通道通信，DB-25 连接器通常用于多通道通信。
2. 支持全双工通信，即发送方和接收方可以同时进行数据传输。
3. 传输速率最高可达 115200 bps。
4. 使用异步传输方式，即发送方和接收方不需要同时工作，可以以不同的波特率进行数据传输。
5. 支持多种数据位、停止位和奇偶校验方式的设置。

　　RS-232 标准已经得到广泛应用，在计算机、嵌入式系统、工业控制等领域都有广泛的应用。同时，RS-232 标准也存在一些局限性，例如传输距离较短、容易受到干扰等问题。因此，在一些高速、远距离、抗干扰要求较高的应用场景中，也会使用其他的串行通信接口标准，例如 RS-422、RS-485 等。 3、什么是RS-422? 　　RS-422 是一种常用的串行通信接口标准，它是对 RS-232 标准的改进和扩展，主要用于长距离、高速、抗干扰要求较高的应用场景。
　　RS-422 标准定义了数据传输的电气特性、信号时序和协议规范。它采用差动传输方式，即发送端和接收端都使用两根信号线进行数据传输，一根用于发送数据，一根用于接收数据。这种差动传输方式可以有效地减少共模干扰，提高数据传输的可靠性和稳定性。 RS-422 标准的主要特点包括：

1. 使用 DB-9 或 DB-25 连接器进行物理连接，其中 DB-9 连接器通常用于单通道通信，DB-25 连接器通常用于多通道通信。
2. 支持全双工通信，即发送方和接收方可以同时进行数据传输。
3. 传输速率最高可达 10 Mbps。
4. 采用差动传输方式，即发送端和接收端都使用两根信号线进行数据传输，一根用于发送数据，一根用于接收数据。
5. 支持多种数据位、停止位和奇偶校验方式的设置。

　　RS-422 标准在工业控制、自动化、仪器仪表等领域都有广泛的应用。与 RS-232 标准相比，RS-422 标准具有传输距离更远、传输速率更高、抗干扰能力更强等优点。但是，RS-422 标准也存在一些局限性，例如成本较高、连接器较大等问题。因此，在选择串行通信接口标准时，需要根据具体的应用场景和需求进行选择。

5、什么是RS-485?

　　RS-485 是一种常用的串行通信接口标准，它是对 RS-422 标准的改进和扩展，主要用于长距离、高速、抗干扰要求较高的应用场景。设备数量从10个增加到32个，RS-485硬件可用于多达4000英尺电缆的串行通信。

　　RS-485 标准定义了数据传输的电气特性、信号时序和协议规范。它采用差动传输方式，即发送端和接收端都使用两根信号线进行数据传输，一根用于发送数据，一根用于接收数据。这种差动传输方式可以有效地减少共模干扰，提高数据传输的可靠性和稳定性。 　　RS-485 标准的主要特点包括：

1. 使用 DB-9 或 DB-25 连接器进行物理连接，其中 DB-9 连接器通常用于单通道通信，DB-25 连接器通常用于多通道通信。
2. 支持半双工通信，即发送方和接收方不能同时进行数据传输。
3. 传输速率最高可达 10 Mbps。
4. 采用差动传输方式，即发送端和接收端都使用两根信号线进行数据传输，一根用于发送数据，一根用于接收数据。
5. 支持多种数据位、停止位和奇偶校验方式的设置。

　　RS-485 标准在工业控制、自动化、仪器仪表等领域都有广泛的应用。与 RS-232 标准相比，RS-485 标准具有传输距离更远、传输速率更高、抗干扰能力更强等优点。但是，RS-485 标准也存在一些局限性，例如成本较高、连接器较大等问题。因此，在选择串行通信接口标准时，需要根据具体的应用场景和需求进行选择。

6、什么是Modbus？

  Modbus 是一种串行通信协议，它是一种在工业自动化领域广泛使用的通信协议，用于实现设备之间的数据交换和控制。Modbus 协议由施耐德电气公司于 1979 年开发，是一种开放的、标准化的通信协议，它支持多种传输介质，包括串行通信、以太网等。   Modbus 协议定义了设备之间通信的语法、语义和时序规范，它包括两种传输模式：Modbus ASCII 和 Modbus RTU。其中，Modbus ASCII 模式采用 ASCII 字符进行数据传输，传输速度较慢，但易于理解和实现；Modbus RTU 模式采用二进制数据进行数据传输，传输速度较快，但需要专用的硬件设备支持。   Modbus 协议支持多种数据类型，包括整数、浮点数、布尔值、字符串等，并且支持多种功能码，用于实现不同的操作，例如读取寄存器、写入寄存器、读取线圈状态、写入线圈状态等。

　　Modbus 数据帧格式包括以下几个部分：

1. 地址码：标识从机设备的地址。
2. 功能码：指定请求或响应的操作。
3. 数据区：包含请求或响应的数据。
4. 错误校验码：用于检测数据传输过程中的错误。

　　具体来说，Modbus 数据帧的格式如下：

起始位	地址码	功能码	数据区	错误校验码	结束位
1 字节	1 字节	1 字节	n 字节	2 字节	1 字节

　　其中，地址码和功能码占 2 个字节，数据区的长度根据具体的功能码而定，错误校验码占 2 个字节，结束位占 1 个字节。
需要注意的是，Modbus 数据帧的长度是固定的，最大长度为 256 字节。在实际应用中，需要根据具体的需求选择合适的数据帧长度。   在 Modbus 协议中，RTU（Remote Terminal Unit）格式和 ASCII 格式是两种常见的数据传输格式。要判断一个 Modbus 报文是 RTU 格式还是 ASCII 格式，可以通过以下方法进行判断：

1. 观察报文的起始字符：RTU 格式的报文以十六进制 01 或 02 作为起始字符，而 ASCII 格式的报文以冒号（:）作为起始字符。
2. 观察报文的数据位数：RTU 格式的报文数据位为 8 位，而 ASCII 格式的报文数据位为 7 位。
3. 观察报文的校验方式：RTU 格式的报文采用 CRC（Cyclic Redundancy Check）校验方式，而 ASCII 格式的报文采用 LRC（Longitudinal Redundancy Check）校验方式。
4. 观察报文的结束字符：RTU 格式的报文以十六进制 03 或 04 作为结束字符，而 ASCII 格式的报文以换行符（LF）作为结束字符。

  通过以上方法，可以判断一个 Modbus 报文是 RTU 格式还是 ASCII 格式。需要注意的是，在实际应用中，还需要根据具体的设备和应用需求来选择使用哪种格式。     CRC （循环冗余校验）校验码是一种通过多项式除法来计算的校验码。下面是计算 CRC 校验码的步骤：

1. 选择一个生成多项式，通常是一个二进制数，如 CRC-16（x^16 + x^12 + x^5 + 1）。
2. 将待校验的数据以二进制的形式表示，然后在末尾添加若干个 0，使数据的长度正好是生成多项式的位数减 1。
3. 将数据和生成多项式进行模 2 除法运算，得到余数。
4. 将余数反转后作为 CRC 校验码。

  LRC （纵向冗余校验）校验码是一种通过加法和取模运算来计算的校验码。下面是计算 LRC 校验码的步骤：

1. 1. 将待校验的数据以二进制的形式表示。
   2. 将数据从右往左依次相加，每次相加后将结果取模 2 运算。
   3. 将最终的余数作为 LRC 校验码。

6、Modbus是干什么用的？

  Modbus 用于从许多不同设备收集数据，以便同时观察、配置或数据存档。Modbus 是一种开放协议，这意味着制造商可以免费将其内置到他们的设备中，而无需支付版税。 它已成为工业中的标准通信协议，现在是连接工业电子设备最常用的方式。 它被许多行业的许多制造商广泛使用。Modbus 通常用于将来自仪表和控制设备的信号传输回主控制器或数据收集系统，例如测量温度和湿度并将结果传送到计算机的系统。Modbus 通常用于将监控计算机与监控和数据采集 (SCADA) 系统中的远程终端单元 (RTU) 连接起来。 存在用于串行线路（Modbus RTU 和 Modbus ASCII）和以太网（Modbus TCP）的 Modbus 协议版本。

7、什么是ASCII？

  ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）是一种基于拉丁字母的字符编码系统，主要用于计算机和通信领域中的文本数据传输和处理。ASCII 码使用 7 位二进制数来表示一个字符，总共可以表示 128 个字符，包括数字 0 到 9、字母 A 到 Z 和一些特殊字符，例如空格、标点符号等。每个 ASCII 字符都对应一个唯一的 7 位二进制数，通常用十六进制表示，例如 A 的 ASCII 码为 41H，Z 的 ASCII 码为 5AH。   ASCII 码是一种国际标准，被广泛应用于计算机系统、通信设备、编程语言等领域。它的出现使得不同计算机系统之间能够进行文本数据的交换和处理，为计算机通信和信息处理的发展奠定了基础。   虽然 ASCII 码可以表示 128 个字符，但在实际应用中，它并不能满足所有字符的表示需求。因此，后来出现了扩展 ASCII 码、UTF-8 等编码方式，以支持更多字符的表示和传输。

8、什么是十六进制？

  十六进制（hexadecimal）是一种基数为 16 的记数系统，它使用 16 个数字或字母来表示一个数值。十六进制数通常用十六进制表示法来表示，其中每个数字或字母代表 4 位二进制数。十六进制数由数字 0 到 9 和字母 A 到 F 组成，其中 A、B、C、D、E、F 分别表示 10、11、12、13、14、15。十六进制数的表示方法为：在十六进制数的前面加上一个“0x”或“”前缀，表示该数为十六进制数。例如，十六进制数 0x2A 表示十进制数 42，其中 0x 表示十六进制数的前缀，2 表示 2 个 16 进制位，A 表示 10。同样，十六进制数  也表示十进制数 42。十六进制数在计算机科学和编程中得到广泛应用，例如在表示颜色、内存地址、文件标识符等方面。十六进制数可以与二进制数进行相互转换，在计算机编程中常用于数据处理和通信。

9、数据如何存储在标准 Modbus 中？

  Modbus 是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，它定义了设备之间进行数据交换的方式和规则。在标准 Modbus 协议中，数据以寄存器的形式进行存储和传输。寄存器是一个 16 位的存储单元，可以存储一个整数或浮点数。每个寄存器都有一个唯一的地址，用于标识该寄存器的位置。在 Modbus 协议中，寄存器地址通常从 0 开始，依次递增。例如，第一个寄存器的地址为 0，第二个寄存器的地址为 1，以此类推。每个寄存器可以存储一个 16 位的整数或浮点数，例如 0x0000 表示一个整数 0，0x7FFF 表示一个整数 32767，0xFFFF 表示一个浮点数 -1。例如，要读取寄存器地址为 1 的寄存器的值，可以发送一个读取寄存器的请求，其中包括寄存器地址为 1 的信息。设备接收到请求后，会返回该寄存器的值。   在标准 Modbus 协议中，寄存器地址和数据值的传输都是以二进制的形式进行的，通常使用十六进制表示法进行表示。在实际应用中，需要根据具体的设备和应用需求来确定寄存器的地址和数据类型，并进行相应的数据处理和传输。

10、什么是从站ID？

  从站 ID（Slave ID）是指在通信网络中，用于标识从站设备的唯一标识符。在主从式通信系统中，主站设备向从站设备发送指令或数据，从站设备根据自身的从站 ID 来识别并响应主站的请求。

  网络中的每个从站都分配有一个从 1 到 247 的唯一单元地址。当主机请求数据时，它发送的第一个字节是从机地址。 这样每个从机在第一个字节之后就知道是否忽略该消息。

11、什么是功能码？

  功能码（Function Code）是指在通信协议中用于表示特定功能或操作的代码。在通信系统中，主站设备向从站设备发送指令或数据时，会通过功能码来指定所需执行的操作。通常主机发送的第二个字节是功能码。

12、什么是 Modbus 映射？

  Modbus 映射（Modbus Mapping）是指将其他通信协议或数据格式转换为 Modbus 协议的数据格式的过程。Modbus 是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，用于在不同设备之间进行数据交换和通信。

实现 Modbus 映射的一般步骤如下：

1. 了解源协议和目标协议：首先，需要了解源协议和目标协议的结构和数据格式。源协议是需要转换的数据来源，目标协议是希望将数据转换为的协议。
2. 定义映射规则：根据源协议和目标协议的结构和数据格式，定义映射规则。映射规则定义了源协议中的数据字段如何对应到目标协议中的数据字段。
3. 选择合适的工具或库：选择一个适合的工具或库来实现 Modbus 映射。有许多开源的工具和库可供选择，例如 Python 的 Modbus-TCP、Modbus-RTU 库等。
4. 编写映射代码：根据映射规则，使用选择的工具或库编写映射代码。映射代码将源协议的数据字段转换为目标协议的数据字段。
5. 测试和调试：在实际环境中进行测试和调试，确保映射的正确性和可靠性。可以使用专门的测试工具或模拟软件来验证映射的结果。
6. 集成和部署：将映射代码集成到实际的系统中，并进行部署。确保在实际应用中能够正确地进行数据转换和通信。

　　需要注意的是，Modbus 映射的具体实现方式可能因不同的源协议和目标协议而有所不同。因此，在实际实现过程中，需要根据具体的情况进行调整和定制。同时，还需要考虑通信的可靠性、安全性和性能等方面的因素，以确保映射的稳定性和效率。

16、什么是 Modbus TCP/IP 协议？

　　Modbus TCP/IP 协议是一种用于在以太网上进行设备通信的协议。它是基于 Modbus 协议的一种扩展，使得 Modbus 协议可以在以太网上进行通信。Modbus TCP/IP 协议使用以太网作为物理层和数据链路层，并且使用 TCP/IP 协议栈作为网络层和传输层。这样，Modbus 设备可以通过以太网与其他设备进行通信，并且可以使用现有的以太网网络基础设施。

　　Modbus TCP/IP 协议定义了一种基于客户机/服务器模型的通信方式。在这种方式下，一个设备（客户机）向另一个设备（服务器）发送请求，服务器则对请求进行响应。请求和响应都是以消息的形式进行传输的。

　　Modbus TCP/IP 协议支持多种数据类型，包括整数、浮点数、字符串等。它还支持多种功能码，用于实现不同的操作，例如读取寄存器、写入寄存器、读取线圈、写入线圈等。 总的来说，Modbus TCP/IP 协议是一种简单、灵活、易用的协议，可以广泛应用于各种工业自动化系统中，实现设备之间的通信和控制。 　　Modbus TCP/IP 协议的重要内容包括：

1. 通信模型：Modbus TCP/IP 协议采用客户机/服务器通信模型，客户机向服务器发送请求，服务器对请求进行响应。
2. 数据类型：Modbus TCP/IP 协议支持多种数据类型，包括整数、浮点数、字符串等。
3. 功能码：Modbus TCP/IP 协议支持多种功能码，用于实现不同的操作，例如读取寄存器、写入寄存器、读取线圈、写入线圈等。
4. 消息结构：Modbus TCP/IP 协议的消息结构包括头部、功能码、数据区和校验码等部分。
5. 网络地址：Modbus TCP/IP 协议使用 IP 地址和端口号来标识设备。
6. 通信方式：Modbus TCP/IP 协议支持单播和广播两种通信方式。
7. 数据传输：Modbus TCP/IP 协议采用基于 TCP/IP 协议栈的方式进行数据传输。
8. 错误处理：Modbus TCP/IP 协议提供了多种错误处理机制，包括错误码、错误响应等。

　　总的来说，Modbus TCP/IP 协议是一种简单、灵活、易用的协议，可以广泛应用于各种工业自动化系统中，实现设备之间的通信和控制。

17、什么是Modbus线圈？

　　这是指示 ON (1) 或 OFF (0) 状态的单个信息位。 线圈的类型包括阀门状态、警报/警告和状态。

18、为什么地址会偏移一位？

　　某些 Modbus 主设备以不同方式计算寄存器位置，因此实际地址可能会移位 1。 这通常称为“添加偏移量”。

19、DI依赖注入

　　依赖注入 (Dependency Injection，DI) 是一种软件设计模式，其中一个对象或类的依赖项(例如另一个对象或类)由外部源提供，而不是在该对象或类内部创建或硬编码。这种模式可以增加代码的灵活性、可重用性和可维护性。

　　依赖注入有以下几种常见的实现方式：

1. 构造函数注入：在类的构造函数中接受依赖项作为参数。这种方式是最常用的依赖注入方式之一，因为它提供了明确的依赖关系。
2. 属性注入：通过在类的属性上设置注解或其他元数据来指定依赖项。容器在创建对象时会自动将依赖项注入到属性中。
3. 接口注入：通过实现特定的接口来指定依赖项。容器会将实现了该接口的对象注入到需要该依赖项的类中。
4. 方法注入：在类的方法中接受依赖项作为参数。这种方式不如构造函数注入和属性注入常用，因为它将依赖项的创建推迟到了方法调用时。
5. 注解注入：通过在类、构造函数、属性或方法上添加注解来指定依赖项。容器会根据注解信息自动注入依赖项。

20、IOC（控制反转）

  IOC（Inversion of Control）是控制反转的缩写，是一种软件设计模式，用于实现依赖注入。它将对象的创建和依赖关系的管理从应用程序代码中解耦出来，交给外部的容器或框架来处理。在 IOC 模式下，应用程序不再直接创建依赖对象，而是通过容器或框架提供的机制来注入所需的依赖对象。容器或框架负责创建和管理对象之间的依赖关系，并在需要时将依赖对象注入到应用程序的对象中。   这种模式的优点包括：

1. 解耦：应用程序代码不再直接依赖具体的依赖对象，而是通过接口或抽象类与依赖对象进行交互。这使得应用程序更容易扩展和维护。
2. 可配置性：容器或框架可以通过配置文件或其他方式来定义依赖关系，从而使应用程序的配置更加灵活。
3. 测试友好：由于依赖对象可以通过模拟或替换来进行测试，因此 IOC 模式有助于提高测试的可复用性和可维护性。

  常见的 IOC 框架包括 Spring、Dagger 2 等，它们提供了丰富的功能和配置选项来实现依赖注入。 21、DI 与IOC的区别   IOC（Inversion of Control）和 DI（Dependency Injection）是密切相关的概念，通常在软件架构和设计中一起使用。   IOC 是一种设计模式，它将对象的创建和依赖关系的管理从应用程序代码中转移到外部的容器或框架中。通过 IOC，应用程序不再直接创建对象，而是通过容器或框架提供的机制来获取所需的对象。   DI 是 IOC 的一种实现方式，它通过在创建对象时将其依赖项（其他对象或资源）注入到对象中来实现。在 DI 中，对象不再自己获取依赖项，而是由外部的容器或框架在创建对象时自动注入所需的依赖项。   因此，可以说 IOC 是一种设计原则，而 DI 是实现 IOC 的一种具体方式。IOC 强调将对象的创建和依赖关系的管理从应用程序代码中解耦出来，而 DI 则提供了一种在创建对象时自动注入依赖项的方法。在实际应用中，IOC 和 DI 通常一起使用，以实现更灵活、可扩展和易于维护的软件架构。

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