必看！嵌入式基于UART的通信协议-RS232、RS485协议解析_232报文解析

前述：

  这两种都是串口通讯的变种，为了提升串口通信的距离和稳定性。通常来说，正常的串口通信使用的是TTL电平，即高电平为2.4-5V，低电平为0-0.4V。高低电平之间的范围很小，如果有静电或者其他外界的干扰，很快会将低电平拉高，造成传输错误。为了应对这种干扰，则需要优化这种通信协议。

一、基础知识点

1. 差分信号（两线制）

  指通过取两个信号之间的差异或差值而获得的信号。如：当两线输出电压差高于2V时为逻辑0，当输出电压差为0时为逻辑1。具体根据需求设置电压差。

  差分信号的优势：当通信只使用一根线时，某一点处的电压突然发生跳变，则数据发生错误，所以不能进行远距离的传输。而差分信号是使用两根线进行共同作用，而且是双绞线缠绕，这样即使发生干扰，也是两根线同时受到干扰，它们的压差也会保持不变。这样数据不会受到干扰，可进行远距离传输。

2. 共模干扰

  指同时影响两个信号引脚（通常是信号和地）的外部干扰。这种干扰的特点是它以相同的方式影响两个信号，即它在信号和地之间是共同的（共模的）。共模干扰可以对信号质量和系统性能产生负面影响，特别是在高精度、高灵敏度的应用中。
共模信号： 是同时作用于两个信号引脚（例如信号和地）的外部干扰信号。

二、协议

1. RS232协议

  RS232协议是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家、计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准； 该标准规定采用一个标准的连接器，标准中对连接器的每个引脚的作用加以规定，还对信号的电平加以规定。

（1）物理连接
   该标准规定采用一个25引脚的DB-25连接器，标准中对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定； 后来IBM的PC机将RS232简化成了DB-9连接器，现在工业控制的RS-232接口一般只使用RXD、TXD、GND三条线。

（2）通信原理
   在串口通信的基础上加上一个232转换芯片。232芯片可以把TTL信号转化为RS232电平信号。

（3）电平信号
  规定逻辑“1”的电平为-5V ~ -15 V，逻辑“0”的电平为+5 V～+15 V。选用该电气标准的目的在于提高抗干扰能力，增大通信距离。
   虽然很多处理器中都会集成UART控制器，但处理器产生的信号一般都是TTL信号并不是符合RS232标准的信号，所以一般我们还需要在处理器外部去添加电路对信号的电平进行转换。
   RS232只是改变了电平大小，还是全双工通讯，传输的还是原来串口的那些0和1的数据。

  

2. RS485协议

  RS-485是美国电子工业协会（EIA）在1983年批准了一个新的平衡传输标准（balanced transmission standard），EIA一开始将RS（Recommended Standard）做为标准的前缀，不过后来为了便于识别标准的来源，已将RS改为EIA/TIA。目前标准名称为TIA-485，但工程师及应用指南仍继续使用RS-485来称呼此标准。
  RS485 是一种通用的通信标准，广泛用于数据采集和控制应用中。它的主要优点之一是它允许将多个 RS485 设备放在同一条总线上，这使得多个节点可以相互连接。

（1）通信原理
  主要原理是在收发双方之间加一个485电平转换芯片，可以将输入的串口信号转换成差分信号，此种通信方式只需要两根线，不需要地线。下图是差分信号的逻辑。在A信号大于B信号时，输出逻辑0，小于输出逻辑1。

（2）电平信号
   RS485标准规定采用差分信号进行数据传输，A、B两线间的电压差为+2V到+6V表示逻辑“1”，两线间的电压差为-2V到-6V表示逻辑“0”；使用差分信号能有效地减少噪声信号的干扰，延长通信距离，RS485的通信距离可以达到1500m；RS485接口信号的电平比RS232降低了，所以不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便地与TTL电路连接。

（3）优势
   这样做的最大优点是其的抗干扰能力很强，因为是差分信号，而且线都是双绞线形式缠绕在一起，所以即便有干扰也是两根线一起受到干扰，相减就抵消掉了。RS485的传输距离最高可达1200米。并且传输的频率还更高，可达50M，RS232的频率最高也只有2M。

  

三、通信报文方式比较