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硬件开发离不开串口通信，但是一直分不太清楚串行通信标准、串口、UART、RS232、TTL等概念的区别和联系，网上很多资料也在混淆接口和协议的概念。查了一些资料并做了一些梳理，希望能够厘清相关概念和定义。

1、串行通信和并行通信 串行通信：数据通过单根线一位一位的传输。 并行通信：通过多根线同时将数据的所有位一次传输完。 2、同步通信和异步通信

通信双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一频率，收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流，把所传送的数据以多个字节（100字节以上）为单位，在其前后添加标志。同步通信时阻塞模式。

异步通信是指数据传送以字符为单位，字符与字符间的传送是完全异步的，位与位之间的传送基本上是同步的。因为一个字符中的比特位长度有限，所以需要的接收时钟和发送时钟只要相近就可以。异步通信是非阻塞模式。

UART、COM、I2C、SPI都属于硬件接口都是串行口。但是有同步串行口和异步串行口之分，其中UART是单片机串口的俗称，COM口是电脑串口的俗称，它们都是异步串行口；而I2C、SPI都属于同步串行口，相较于异步通信，物理上多了一根时钟线，传输效率更高（去掉了开始位、校验位、停止位等冗余数据）。 TTL、RS-232、RS422、RS-485区别于硬件接口，它们是指的电平标准(电信号)，这些电平标准用于确定传输过来的数据是0还是1的问题。 COM口通常指电脑上的串口，一般使用DB9连接器，工控机主板上也提供插针式COM口，遵循RS-232标准（+3V～+15V对应0，-3V～-15V对应1）。单片机的串口是UART，遵循TTL电平。两者电平标准不一致，如果需要电脑与微控制器进行串口通信，需要使用MAX232之类的电平转换芯片将RS232电平转换位TTL电平。 UART属于硬件接口，Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器，是设备间进行异步通信的模块。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。，它是一种通用的串行、异步通信总线，RX、TX两条数据线，可以实现全双工的发送和接收，在嵌入式系统中常用于主机和辅助设备之间的通信。使用TTL电平，低电平为0(0V)，高电平为1（3.3V或以上）。

起始位：发送1位逻辑0（低电平），开始传输数据。 数据位：可以是5~8位的数据，先发低位，再发高位，一般常见的是8位（ 校验位：奇偶校验，将数据位加上校验位，1的位数为偶数（偶校验），1的位数4为奇数（奇校验），可有可无。 停止位：停止位是数据传输结束的标志，可以是1/1.5/2位的逻辑1（高电平） 空闲位：空闲时数据线为高电平状态，代表无数据传输

但是，UART只是对信号的时序进行了定义，而未定义接口的电气特性；UART通信时一般直接使用处理器使用的电平，即TTL电平，但不同的处理器使用的电平存在差异， 所以不同的处理器使用UART通信时一般不能直接相连；UART没有规定不同器件连接时连接器的标准， 所以不同器件之间通过UART通信时连接很不方便。

RS-232标准接口（又称EIA RS-232）是常用的串行通信接口标准之一，它是由美国电子工业协会(Electronic Industry Association，EIA)联合贝尔系统公司、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家于1970年共同制定，其全名是“数据终端设备( DTE)和数据通信设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。该标准规定采用一个DB-25连接器，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将其简化为DB-连接器，后来成为事实标准，现在工业控制的RS232接口一般只是用RXD、TXD、GND三条线。

RS232采用负逻辑传送，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。RS -232的噪声容限为2V，接收器将能识别高至+3V的信号作为逻辑“0”，将低到-3 V的信号作为逻辑“1”。

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，所以一般还需要在处理器外部去添加电路对信号的电平进行转换。

RS485是为了解决RS232通信距离的问题。RS485 是美国电子工业协会（Electronic Industries Association，EIA）于1983年发布的串行通信接口标准，经通讯工业协会（TIA）修订后命名为 TIA/EIA-485-A。RS485 是一种工业控制环境中常用的通讯协议，其中RS 是 Recommended Standard 的缩写。RS485 是 半双工异步 串行通信。

232通信距离比较短。485主要是以一种差分信号进行传输，只需要两根线，+,-两根线，或者也叫A，B两根线。A，B两根线的差分电平信号就是作为数据信号传输。 RS422就是把RS232的RX分成两根线，RX+，RX-，把TX分成TX+,TX-。这样就可以同时发送和同时接收了，还可以像485这样，有较远的传输距离。

UART就相当于车站，而RS232/RS485/RS422则对应于公路的规则。**RS232/RS485/RS422是物理层面的电气接口要求，也就是说，是对电气特性以及物理特性的规定，作用于硬件传输通路上，不含有对数据的处理方式，解决0和1的可靠传输。**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连接，才能完成数据在线路和UART之间的正常流动。属于通信网络中的物理层（最底层）的概念，与通信协议没有直接关系。

1、串口、COM口指的是物理接口形式（硬件）；UART是通用异步收发传输器，是一个要完成特定功能（数据的串行与并行转换）的硬件，本身并不是协议，且此硬件没有规定的连接器标准和电气特性（直接使用CPU的TTL电平），但规定了传输时的数据帧格式。 2、RS232/RS485是两种不同的电气协议 ，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。 3、无论使用RS232还是RS485，它们与UART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转换，才能完成数据在线路和UART之间的正常流动。从某种意义上说，线路上存在的仅仅是电流，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。

参考： https://blog.csdn.net/qq_53144843/article/details/123513135 https://blog.csdn.net/luopeng12345/article/details/108885032 https://blog.csdn.net/MQ0522/article/details/128559845