目錄

串口簡(jiǎn)介

串行通訊制式

UART

2.1 簡(jiǎn)介

2.2 電平標(biāo)準(zhǔn)

TTL

RS232

RS485

2.3、電平轉(zhuǎn)換（重點(diǎn)講解RS232-TTL）

USB轉(zhuǎn)TTL

USB轉(zhuǎn)RS232

USB轉(zhuǎn)RS485?

RS232、RS485互轉(zhuǎn)

RS-232、TTL互轉(zhuǎn)?

2.4 串口通訊協(xié)議（RS232/TTL）

參考資料

串口簡(jiǎn)介

請(qǐng)參考百度百科：串行接口_百度百科

首先，串口、UART口、COM口、USB口是指的物理接口形式(硬件)。而TTL、RS-232、RS-485是指的電平標(biāo)準(zhǔn)(電信號(hào))。

串口：串口是一個(gè)泛稱，UART、COM、TTL、RS232、RS485都遵循類似的通信時(shí)序協(xié)議，因此都被通稱為串口。

COM口：特指臺(tái)式計(jì)算機(jī)或一些電子設(shè)備上的D-SUB外形(一種連接器結(jié)構(gòu)，VGA接口的連接器也是D-SUB)的串行通信口，應(yīng)用了串口通信時(shí)序和RS232的邏輯電平。也就是大家在自己電腦上的設(shè)備管理器上的COM3等接口

UART接口：通用異步收發(fā)器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，UART是串口收發(fā)的邏輯電路，這部分可以獨(dú)立成芯片，也可以作為模塊嵌入到其他芯片里，單片機(jī)、SOC、PC里都會(huì)有UART模塊。也就是大家在嵌入式開(kāi)發(fā)中常常聽(tīng)到的串口（UART）

同步串行接口（英文：Synchronous Serial Interface，SSI）是一種常用的工業(yè)用通信接口。

USB口：通用串行總線，和串口完全是兩個(gè)概念。雖然也是串行方式通信，但由于USB的通信時(shí)序和信號(hào)電平都和串口完全不同，因此和串口沒(méi)有任何關(guān)系。USB是高速的通信接口，用于PC連接各種外設(shè)，U盤、鍵鼠、移動(dòng)硬盤、當(dāng)然也包括“USB轉(zhuǎn)串口”的模塊。(USB轉(zhuǎn)串口模塊，就是USB接口的UART模塊、USB轉(zhuǎn)TTL模塊等)

由于在嵌入式系統(tǒng)中串口通常指UART接口，所以下面介紹時(shí)將兩個(gè)概念進(jìn)行了等同。

串行通訊制式

• 單工，數(shù)據(jù)只能沿一個(gè)方向傳輸，不能實(shí)現(xiàn)反向傳輸。
• 半雙工，數(shù)據(jù)可以沿兩個(gè)方向傳輸，但需要分時(shí)進(jìn)行。
• 全雙工，數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行。

UART

2.1 簡(jiǎn)介

請(qǐng)參考百度百科：UART_百度百科

異步收發(fā)傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常稱作UART。UART是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。

具體實(shí)物表現(xiàn)為獨(dú)立的模塊化芯片，或作為集成于微處理器中的周邊設(shè)備。一般是RS-232C規(guī)格的，與類似Maxim的MAX232之類的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)幅度變換芯片進(jìn)行搭配，作為連接外部設(shè)備的接口。

通用異步串行口，速率不快，可全雙工，結(jié)構(gòu)上一般由波特率產(chǎn)生器、UART 發(fā)送器、UART 接收器組成，硬件上兩線，一收一發(fā)；

2.2 電平標(biāo)準(zhǔn)

• TTL

雙極性晶體管，流控型器件

輸出高電平>2.4V,輸出低電平<0.4V。在室溫下，一般輸出高電平是3.5V，輸出低電平是0.2V。最小輸入高電平和低電平：輸入高電平>=2.0V，輸入低電平<=0.8V，噪聲容限是0.4V。

TTL電路的速度快，傳輸延遲時(shí)間短(5-10ns)，但是功耗大。CMOS電路的速度慢，傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng)(25-50ns),但功耗低。COMS電路本身的功耗與輸入信號(hào)的脈沖頻率有關(guān)，頻率越高，芯片集越熱，這是正?，F(xiàn)象。??

CMOS電路可以直接驅(qū)動(dòng)TTL電路，但是TTL不能直接驅(qū)動(dòng)CMOS電路。因此市面上很多“USB轉(zhuǎn)TTL”模塊，實(shí)際上也可以稱為“USB轉(zhuǎn)TTL電平的串口”模塊。TTL與單片機(jī)、SOC的IO電平兼容。不過(guò)實(shí)際也不一定是TTL電平，因?yàn)楝F(xiàn)在大部分?jǐn)?shù)字邏輯都是CMOS工藝做的，只是沿用了TTL的說(shuō)法。

我們進(jìn)行串口通信的時(shí)候從單片機(jī)直接出來(lái)的基本是都是TTL 電平。

TTL信號(hào)抗干擾能力差，數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中容易出錯(cuò)。

硬件連接：

?TTL電平：全雙工（邏輯1: 2.4V–5V 邏輯0: 0V–0.5V）

• RS232

????????是電子工業(yè)協(xié)會(huì)(Electronic Industries Association，EIA) 制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口，同時(shí)對(duì)應(yīng)著電平標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議（時(shí)序），其電平標(biāo)準(zhǔn)：+3V～+15V對(duì)應(yīng)0，-3V～-15V對(duì)應(yīng)1。

RS-232電平：全雙工（邏輯1：-15V–5V 邏輯0：+3V–+15V），與TTL使用的協(xié)議是相同的。

????????在最初的應(yīng)用中，RS-232 串口標(biāo)準(zhǔn)常用于計(jì)算機(jī)、路由與調(diào)制調(diào)解器(MODEN，俗稱 “貓”)之間的通訊，在這種通訊系統(tǒng)中，設(shè)備被分為數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE(計(jì)算機(jī)、路由)和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備 DCE(調(diào)制調(diào)解器)。我們以這種通訊模型講解它們的信號(hào)線連接方式及各個(gè)信號(hào)線的作用。

在舊式的臺(tái)式計(jì)算機(jī)中一般會(huì)有 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)的 COM 口(也稱 DB9 接口)，見(jiàn)圖 26-3。

?其中接線口以針式引出信號(hào)線的稱為公頭，以孔式引出信號(hào)線的稱為母頭。在計(jì)算機(jī)中一般引出公頭接口，而在調(diào)制調(diào)解器設(shè)備中引出的一般為母頭，使用上圖中的串口線即可把它與計(jì)算機(jī)連接起來(lái)。通訊時(shí)，串口線中傳輸?shù)男盘?hào)使用 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制。在各種應(yīng)用場(chǎng)合下， DB9 接口中的公頭及母頭的各個(gè)引腳的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)線接法見(jiàn)圖 26-4。

圖 26-5 是計(jì)算機(jī)端的 DB9 公頭標(biāo)準(zhǔn)接法，由于兩個(gè)通訊設(shè)備之間的收發(fā)信號(hào)(RXD 與 TXD)應(yīng)交叉相連，所以調(diào)制調(diào)解器端的 DB9 母頭的收發(fā)信號(hào)接法一般與公頭的相反，兩個(gè)設(shè)備之間連接時(shí)，只要使用“直通型”的串口線連接起來(lái)即可，見(jiàn)圖 26-6。

????????串口線中的 RTS、CTS、DSR、DTR 及 DCD 信號(hào)，使用邏輯 1 表示信號(hào)有效，邏輯0表示信號(hào)無(wú)效。例如，當(dāng)計(jì)算機(jī)端控制 DTR 信號(hào)線表示為邏輯 1 時(shí)，它是為了告知遠(yuǎn)端的調(diào)制調(diào)解器，本機(jī)已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)， 0 則表示還沒(méi)準(zhǔn)備就緒。

?????????在目前的其它工業(yè)控制使用的串口通訊中，一般只使用 RXD、TXD 以及 GND 三條信號(hào)線，直接傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。而 RTS、CTS、DSR、DTR 及 DCD 信號(hào)都被裁剪掉了，如果您在前面被這些信號(hào)弄得暈頭轉(zhuǎn)向，那就直接忽略它們吧。

• RS485

非常推薦大家看一下這篇文章：RS485串口通訊深入理解及與RS232的區(qū)別：

整理完整了，RS485串口通訊最詳細(xì)講解 (qq.com)https://mp.weixin.qq.com/s/WJCWpWjG0nuM_uJwIuQAmA*******************************************************************************************

-200mv、+200ms是限電壓、終接電阻120Ω（與雙絞線的電阻特性有關(guān)，與長(zhǎng)度無(wú)關(guān)）、偏置電阻A線上拉，B線下拉（上下拉電阻大約為1KΩ）。接地隔離

RS485是一種串口接口標(biāo)準(zhǔn)，為了長(zhǎng)距離傳輸采用差分方式傳輸，傳輸?shù)氖?strong>差分信號(hào)，抗干擾能力比RS232強(qiáng)很多。485采用兩線制，兩根數(shù)據(jù)線是纏繞在一起的

RS-485：半雙工、（邏輯0：+2V–+6V 邏輯1： -6V—2V）這里的電平指AB兩線間的電壓差。

硬件連接?

接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同一總線上可以同時(shí)存在多個(gè)節(jié)點(diǎn)。采用差分信號(hào)（使用兩根線上的電壓差比較）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，兩根線間的電壓差為+2v到+6v表示邏輯“1”，兩根線間的電壓差為-2v到-6v表示邏輯“0”。需要電平轉(zhuǎn)換芯片做電平轉(zhuǎn)換，把TTL信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)。軟件編程基于串口，但是不能同時(shí)發(fā)送和接收。

• 通信速度快，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps
• 抗干擾能力強(qiáng)
• 通信距離遠(yuǎn)
• 可實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)
• 接口電平電壓低，不易損壞接口電路芯片

2.3、電平轉(zhuǎn)換（重點(diǎn)講解RS232-TTL）

由于電腦自帶轉(zhuǎn)換器，已經(jīng)將TTL電平轉(zhuǎn)換成USB接口輸出，所以當(dāng)需要獲取電腦或者進(jìn)行與電腦串口通信時(shí)，需要將USB接口轉(zhuǎn)換成其他相應(yīng)的接口形式：

• USB轉(zhuǎn)TTL

穩(wěn)定主控芯片主要有：CP2102芯片、PL2303芯片

可以作為32的程序下載器——ISP下載方式

• USB轉(zhuǎn)RS232

• USB轉(zhuǎn)RS485?

?由上圖可以看出起作用的也只有A和B兩條線。

• RS232、RS485互轉(zhuǎn)

• RS-232、TTL互轉(zhuǎn)?

? ? ? ? 雖然電腦大多數(shù)是通過(guò)USB接口轉(zhuǎn)化成其他電平方式，但是有自帶的RS232接口的。而且在單片機(jī)與其他單片機(jī)連接是也需要RS232與TTL電平的轉(zhuǎn)化。

? ? ? ? 早期MC1488，75188等芯片可實(shí)現(xiàn)TTL轉(zhuǎn)232；MC1489，75189等芯片可實(shí)現(xiàn)232轉(zhuǎn)TTL。

現(xiàn)在較多使用MAX232/MAX202/HIN232等芯片，可實(shí)現(xiàn)TTL（0~5V）和RS232（3V~15V或-3V~-15V之間）

• 分立元件實(shí)現(xiàn)RS232電平與TTL電平轉(zhuǎn)換

首先TTL電平TXD發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送低電平0，Q3導(dǎo)通，PCRXD由空閑時(shí)的1（低電平：-3V~-15V）變?yōu)?（高電平：3V~15V）；發(fā)送高電平1，Q3截止，由于PCRXD內(nèi)部高阻，而PCTXD平時(shí)是-3V~-15V，通過(guò)D1和R7將PCRXD拉低至-3V~-15V，此時(shí)計(jì)算機(jī)接收到電平1。

PC（232）發(fā)送單片機(jī)（TTL）接收，PCTXD為1（低電平：-3V~-15V），Q4截至，單片機(jī)端的RXD被R9拉到5V高電平1；當(dāng)PCTXD為0（高電平：3V~15V），Q4導(dǎo)通，RXD被Q4拉低到低電平。

• MAX232實(shí)現(xiàn)RS232電平與TTL電平轉(zhuǎn)換

C1/C2/C3/C4及V+/V-是電源變換電路部分，實(shí)際應(yīng)用中器件對(duì)電源噪聲很敏感，因此VCC必須加 去耦電容C5（0.1uf非極性瓷片電容），C1/C2/C3/C4為1.0uf/16V的點(diǎn)解電容。電容盡量靠近MAX232芯片，以提高干擾能力。

???????5、【STM32】串口（USART）通訊 （一文搞懂寄存器操作、端口復(fù)用和中斷優(yōu)先級(jí)（NVIC）配置）_追逐者-橋的博客-CSDN博客【STM32】串口（USART）通訊 （一文搞懂寄存器操作、端口復(fù)用和中斷優(yōu)先級(jí)（NVIC）配置）建議收藏加關(guān)注，單片機(jī)的深度解讀盡在此。https://blog.csdn.net/ARM_qiao/article/details/125185352

2.4 串口通訊協(xié)議（RS232/TTL）

串口通訊協(xié)議由很多種，這里只針對(duì)最傳統(tǒng)的串口協(xié)議進(jìn)行介紹（RS232），有關(guān)于其他的串口協(xié)議如Modbus(多用于485電平標(biāo)準(zhǔn))、I2C、SPI等通信協(xié)議會(huì)在另外的博客進(jìn)行shuo'miong

• 物理層連接（RS232）

沒(méi)有時(shí)鐘線只有兩條數(shù)據(jù)線，分別是RX（接收）TX（發(fā)送），位寬為1Bit，一位一位的接收。

• 協(xié)議層（通訊協(xié)議）

• 串口數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收是基于幀結(jié)構(gòu)的，即一幀一幀的發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。每一幀除了中間包含 8bit 有效數(shù)據(jù)外，還在每一幀的開(kāi)頭都必須有一個(gè)起始位，且固定為 0；在每一幀的結(jié)束時(shí)也必須有一個(gè)停止位，且固定為 1，即最基本的幀結(jié)構(gòu)（不包括校驗(yàn)等）有10bit。在不發(fā)送或者不接收數(shù)據(jù)的情況下，rx 和 tx 處于空閑狀態(tài)，此時(shí) rx 和 tx 線都保持高電平，如果有數(shù)據(jù)幀傳輸時(shí)，首先會(huì)有一個(gè)起始位，然后是 8bit 的數(shù)據(jù)位，接著有 1bit的停止位，然后 rx 和 tx 繼續(xù)進(jìn)入空閑狀態(tài)，然后等待下一次的數(shù)據(jù)傳輸。不包括校驗(yàn)位時(shí)為一個(gè)最基本的 RS232 幀結(jié)構(gòu)。
• 波特率：在信息傳輸通道中，攜帶數(shù)據(jù)信息的信號(hào)單元叫碼元（因?yàn)榇谑?1bit 進(jìn)行傳輸?shù)模云浯a元就是代表一個(gè)二進(jìn)制數(shù)），每秒鐘通過(guò)信號(hào)傳輸?shù)拇a元數(shù)稱為碼元的傳輸速率，簡(jiǎn)稱波特率，常用符號(hào)“Baud”表示，其單位為“波特每秒（Bps）”。串口常見(jiàn)的波特率有 4800、9600、115200 等，我們選用 9600 的波特率進(jìn)行串口章節(jié)的講解。
• 比特率：每秒鐘通信信道傳輸?shù)男畔⒘糠Q為位傳輸速率，簡(jiǎn)稱比特率，其單位為 “每秒比特?cái)?shù)（bps）”。比特率可由波特率計(jì)算得出，公式為：比特率=波特率 * 單個(gè)調(diào)制狀態(tài)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制位數(shù)。如果使用的是 9600 的波特率，其串口的比特率為：9600Bps * 1bit= 9600bps。

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UART_百度百科

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到了這里，關(guān)于1、串口（UART/COM/TTL/RS232/RS485）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！