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嵌入式从零开始系列第二篇串口—— UART、RS-232、RS-485 到底什么关系1. 先搞清楚三个概念UART、RS-232、RS-485简单来说UART一种通信协议说话的“语法”和“节奏”RS-232一种电气标准说话的“音量”和“线缆”RS-485另一种电气标准适合“多人会议”和“远距离”或者说UART 是你要说的内容比如“我在学习嵌入式” —— 主语 谓语 宾语RS-232 和 RS-485 是你用什么方式把这句话传到对方耳朵里是用电话线还是用对讲机。2. UART串口通信的“语法”UARTUniversal Asynchronous Receiver/Transmitter通用异步收发器是硬件模块它规定了数据的帧格式起始位1位低电平数据位通常 8 位校验位可选奇偶校验停止位1 或 2 位高电平它最典型的特征是异步 全双工。异步没有时钟线双方必须事先约定好波特率比如 9600、115200。就像两个人打电话得先知道对方说的是什么语言。全双工可以同时发送和接收因为有 TX发送和 RX接收两条独立的线。在嵌入式开发板上UART 输出的信号是TTL 电平逻辑 00V逻辑 13.3V 或 5V这种信号传不远一般不超过 1 米而且抗干扰能力很差。如果你在变电站或者工厂里用 TTL 串口传数据电磁干扰分分钟让数据变成乱码。嵌入式通信基础同步、异步全双工、半双工3. RS-232老牌“电话线”RS-232 是历史上非常经典的串行通信接口标准它解决了 TTL 信号传输距离短的问题。电气特性逻辑 1-3V ~ -15V逻辑 03V ~ 15V这种“负逻辑”和更高的电压摆幅让 RS-232 的抗干扰能力比 TTL 强一些传输距离可以达到 15 米左右。但是它仍然是点对点通信即只能连一个设备收发各一根线加上地线至少 3 根线在现代工业环境中RS-232 已经被 RS-485 和以太网大量取代但在某些继电保护测试仪、PLC 编程口等一些老式设备上还能见到。4. RS-485工业现场的“扛把子”如果我们去工厂、变电站、地铁站里转一圈会发现很多设备之间都通过RS-485总线连接。为什么差分信号用 A、B 两根线传输信号是两根线之间的电压差比如 A B 表示 1A B 表示 0。共模干扰会被抵消抗干扰能力极强。传输距离远可达 1200 米。多点通信一根总线上可以挂接最多 256 个设备形成一个半双工网络。成本低只用双绞线不需要昂贵的交换机或光纤。半双工意味着所有设备共享一对线某个时刻只能有一个设备发送数据其他设备接收。这就需要一个协议来管理“谁什么时候说话”。5. 它们是怎么一起工作的在实际嵌入式系统里UART 和 RS-485 是配合使用的MCU 的 UART 外设产生 TTL 电平的 TX/RX 信号。通过一个RS-485 收发器芯片比如 MAX485、SP3485把 TTL 信号转换成差分信号A、B 线。多个设备的 A、B 线并联在一起构成总线。主机通过发送地址帧来“点名”某个从机从机响应。6.总结特性UART (TTL)RS-232RS-485信号类型单端对地单端负逻辑差分A/B 线传输距离 1 米≈ 15 米可达 1200 米抗干扰能力弱中等强共模抑制通信方式点对点全双工点对点全双工多点最多 256 节点半双工典型应用开发板调试老式串口设备工业自动化、智能电表、光伏逆变器