嵌入式知识点总结——串口、RS232、RS485_串口 2323 485

1 通讯方式的分类

1.1 按照数据传输方向分类

单工： 只有一根数据线，数据的传输只能沿着一个方向进行；如下图所示，数据只能由A传向B

半双工： 只有一根数据线，数据能够双向传输，但是同一时刻只能沿着单向传输；如下图所示，数据能由A传向B，也能由B传向A，但是同一时刻只能有一个方向的数据传输

全双工： 有两条数据线，数据能够同时双向传输

1.2 按照数据传输时效性分类

同步通信： 发送端与接收端要求统一时钟频率，数据帧与数据帧之间有固定时间间隔约定
异步通信： 对时钟频率没有要求，数据帧与数据帧之间没有固定时间间隔约定
更直观的判断： 有时钟线的为同步通信，反之则为异步通信
通信效率： 由于同步通信发送端与接收端要求统一时钟频率，因此其传输效率更高，且有更高时效性

2 串口定义

串口通信是指外设和计算机间，通过数据信号线 、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，但其传输速度比并行传输低

2.1 串口协议数据帧

由上可知串口通信属于全双工、异步通信（stm32串口常用的模式是异步通信）
== 进行串口通信的双方必须约定相同的波特率==
波特率： 单位是Baud,表示单位时间内传输了多少位数据（bit/s,bps）
串口通信数据帧如下图所示：

起始位： 1位，发送端将电平由高拉低
数据位： 其长度一般被约定为5、6、7或8位长
校验位： 1位，校验方式又分为奇校验、偶校验
停止位： 停止位是数据帧的最后一位，典型的值为 1，1.5和 2 位（由低电平到高电平）
奇校验： 有效数据和校验位中”1“的个数必须为奇数， 比如一个8位长的有效数据为：01101111，此时共有6个“1”，为达到奇校验效果，校验位为“1”，最后传输的是8位有效数据加1位校验位，共9位
偶校验： 有效数据和校验位中”1“的个数必须为偶数

2.2 波特率简单计算

若一帧数据有1个起始位，8个数据位，0个校验位，1个停止位，用9600波特率传播：
传输一位数据所需时间： Td=1/960010^6=104us
传输一帧数据所需时间： T=10Td=1040us=1.04ms

2.3 捕获的串口数据帧解析

上图所示为捕获的数据帧，传输的数据有1，a，5，b

起始信号时候，电平由高变低
数据1约定的ASCII码为：00110001，又低位在前，因此数据帧为10001100；数据5同理

停止位设置为1位，因此传输终止时，电平由低拉高保持一位
数据a的ASCII码为：97，转化为二进制：01100001，低位在前，因此数据帧为10000110
数据b的ASCII码为：98，转化为二进制：01100010，低位在前，因此数据帧为01000110

2.4 串口特点

1、点对点传输
2、传输距离比较短，通信距离约1米
3、抗干扰能力较弱
4、全双工

2 RS232

为了进一步提高通讯的抗干扰能力，将串口通信的TTL电平幅值拉高，在受到干扰时仍能保持高低电平
逻辑1: A、B线的电压差在+3~+15v之间
逻辑0: A、B线的电压差在-15~-3V之间

2.1 RS232特点

1、点对点传输
2、传输距离比串口更远，约100米，但通讯速率较串口低
3、抗干扰能力比串口通信更强
4、全双工

3 RS485定义

RS485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准,该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号

3.1 RS485信号传输方式

由上可知串口通信属于半双工
RS485利用两根数据线（A、B）进行数据传输，利用两根数据线的电压差来表示逻辑电平
逻辑1: A、B线的电压差在+2~+6v之间
逻辑0: A、B线的电压差在-2~-6V之间
利用差分信号提高了RS485的抗干扰能力，当受到外界干扰时，A、B线的信号受到相同干扰，因此两线差值较为稳定，抗干扰能力就更强

3.2 连接方式

RS485为总线连接方式，总线上能够挂载多个设备

RS485是在串口基础上利用电平转换芯片，将TTL电平转换成485的差分信号，电路图如下

RO: 接收器输出----接RX
RE: 接收器输出使能（低电平-接收使能）
DE: 驱动器输出使能（高电平-发送使能）
DI: 驱动器输入----接TX
在传输数据时候需要将RS485 RE置高，发送使能，接收禁止；发送完数据以后需要将RS485 RE置低，接收使能，发送禁止

3.3 特点

1、利用差分信号传输，抗干扰能力更强
2、传输距离更远，可达1200米
3、支持多节点，最大节点数可达32
4、半双工