串口、COM口、UART口, TTL、RS

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串口、COM口、UART口, TTL、RS

2023-07-12 16:41| 来源: 网络整理| 查看: 265

RS232:是电子工业协会制定的异步传输标准接口,同时对应着电平标准和通信协议(时序),其电平标准:+3V ~ +15V对应0,-3V ~ -15V对应1。RS232的逻辑电平和TTL不一样但是协议一样。

RS-232电平:全双工(逻辑1:-15V ~ -3V,逻辑0:+3V ~ +15V)

1、硬件框图如下

2、0和1表示

RS485:RS485是一种串口接口标准,为了长距离传输采用差分方式传输,传输的是 差分信号,抗干扰能力比RS232强很多。两线压差为-(2~6)V表示0,两线压差为+(2~6)V表示1。

RS-485:半双工、(逻辑1:+2V ~ +6V,逻辑0:-6V ~ -2V)这里的电平指AB两线间的 电压差。

1、硬件框图如下:

2、0和1表示

COM口即串行通讯端口,简称串口。这里区别于USB的"通用串行总线"和硬盘的"SATA"。

一般我们见到的是两种物理标准。 D型9针插头,和4针杜邦头两种。这是常见的4针串口,在电路板上常见,经常上边还带有杜邦插针,有时候还会有第五根针,3.3V电源端。由于是预留在电路板上的,协议可以有很多种,要看具体设备。

在嵌入式里面说的串口,一般是指UART口,但是我们经常搞不清楚它和COM口的区别,以及RS232、TTL等关系,实际上UART、COM指的是物理接口形式(硬件),而TTL、RS-232是指的电平标准(电信号)。

UART有4个pin(VCC、GND、RX、TX),用的是TTL电平,低电平为0(0V),高电平为1(3.3V或以上)。

D型9针串口, 这种接口的协议只有两种:RS-232和RS-485。不会是TTL电平的。一般只接出RXD、TXD,外加GND。

接设备的时候,一般只接GND、RXD、TXD。不会接Vcc或者+3.3V的电源线,避免与目标设备上的供电冲突。GND给收发双方提供参考电平。TXD和RXD数据线以bit为最小单位传输数据,一帧包含:起始位、数据位、校验位、停止位。

PL2303、CP2102芯片是USB转TTL串口的芯片,用USB来扩展串口(TTL电平)。USB转TTL串口如下图:

MAX232芯片是TTL电平与RS232电平的专用双向转换芯片,可以TTL转RS-232,也可以RS-232转TTL。如下图:

UART是通用异步收发传输器,它是完成一个特定的功能的硬件,它本身不是协议。 它的最基本功能,是串行数据和并行数据之间的转换。计算机中的数据以Byte为基本单位,对一个Byte的存取是并行的,即同时取得/写入8个bit。而串行通信,则需要将这个Byte"打碎",按照时间顺序来收发以实现串行。它是设备间进行异步通信的关键模块, UART负责处理数据总线和串行口之间的串/并、并/串转换,并规定了帧格式;通信双方只要采用相同的帧格式和波特率,就能在未共享时钟信号的情况下,仅用两根信号线(Rx 和Tx)就可以完成通信过程,因此也称为异步串行通信。

串行发送的实际效果是:1->0->1->0->0->1->1->1

接收则是:1->1->1->0->0->1->0->1

RS232/RS485是两种不同的电气协议,也就是说是对电气特性以及物理特性的规定,作用于数据的传输通路上,它并不内含对数据的处理方式。

比如RS232使用3v ~ 15v有效电平,而UART,因为对电气特性并没有规定,所以直接使用CPU使用的电平,就是所谓的TTL电平(0~3.3V之间)。更具体的, 电气的特性也决定了线路的连接方式,比如RS232,规定用电平表示数据,因此线路就是单线路的,用两根线才能达到全双工的目的。而RS485, 使用差分电平表示数据,因此必须用两根线才能达到传输数据的基本要求,要实现全双工必需用4根线。但是, 无论使用RS232还是RS485,它们与UART都是相对独立的,但是由于电气特性的差别,必须要有专用的器件和UART接驳,才能完成数据在线路和UART之间的正常流动。

总结:从某种意义上,可以说线路上存在的仅仅是电流,而RS232/RS485规定了这些电流在什么样的线路上流动和流动的样式;在UART那里,电流才被解释和组装成数据,并变成CPU可直接读写的形式。

RS-232与RS-485的区别:

传输方式不同。RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。而RS485则采用平衡传输,即差分传输方式。

传输距离不同。RS-232适合本地设备之间的通信,传输距离一般不超过20m。而RS-485的传输距离为几十米到上千米。

能否支持多点通讯。RS-232只允许一对一通信,而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。

接口的物理结构方面:

RS-232接口连接器使用型号为DB-25的25芯插头座。一些设备与PC机连接的RS-232接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即RXD、TXD、GND,所以采用DB-9的9芯插头座,传输线采用屏蔽双绞线。 RS-485无具体的物理形状,根据工程的实际情况而采用的接口。

接口电气方面:

RS-232传输电平信号接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。抗干扰能力差。 RS-485传输差分信号逻辑1以两线间的电压差为+(2-6)V表示;逻辑0以两线间的电压差为-(2-6)V表示。接口信号电平比RS-232降低了,不易损坏接口电路的芯片,且该电平与TTL电平兼容,可方便与TTL 电路连接。抗干扰能力。

通讯线的区别:

RS-232可以采用三芯双绞线、三芯屏蔽线等。 RS-485可以采用两芯双绞线、两芯屏蔽线等。

传输数据的最大波特率:

RS-232传输效率较低,最高波特率为19200bps。虽然传输速度很慢,但在很多场合还是很实用的。可以连接各种设备,例如监控、其它的设备升级或调试等都可能需要用到它。功能与USB比较接近,随着USB端口的越来越普遍,将会出现更多的把USB转换成RS-232或其它接口的转换装置。通过USB接口可连接更多的RS-232设备,不仅可获得更高的传输速度,实现真正的即插即用,同时解决了USB接口不能远距离传输的缺点。 RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。

单工、半双工和全双工的区别

单工:数据只能在一个方向上传输,不能实现双方通信。如电视、广播 半双工:允许数据在两个方向上传输,但是同一时间数据只能在一个方向上传输,其实际上是切换的单工。如对讲机 全双工:允许数据在两个方向上同时传输。如手机通话

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