文章目錄

• 1.UART概念
• • 1.1硬件連接
• 2. RS232總線協(xié)議
• • 2.1硬件連接
• 3. RS485總線協(xié)議
• • 3.1硬件連接

1.UART概念

??UART（Universal Asynchronous Receiver and Transmitter），稱為通用異步收發(fā)器，是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。

1.1硬件連接

??UART有兩根數(shù)據(jù)線，分別是TXD（發(fā)送）和RXD（接收）。UART使用的是TTL電平，TTL電平就是直接從單片機(jī)發(fā)出的電平信號(hào)，通常定義為：
??邏輯高電平: 2.4V–5V 邏輯低電平: 0V–0.5V


但是uart還存在著許多問題：

電氣接口不統(tǒng)一：
UART只是對(duì)信號(hào)的時(shí)序進(jìn)行了定義，而未定義接口的電氣特性;
UART通信時(shí)一般直接使用處理器使用的電平，即TTL電平，但不同的處理器使用的電平存在差異，所以不同的處理器使用UART通信時(shí)一般不能直接相連;
UART沒有規(guī)定不同器件連接時(shí)連接器的標(biāo)準(zhǔn)，所以不同器件之間通過UART通信時(shí)連接很不方便。

抗干擾能力差：
UART一般直接使用TTL信號(hào)來表示0和1，但TTL信號(hào)的抗干擾能力較差，數(shù)據(jù)在傳輸過程中很容易出錯(cuò)。

通信距離極短：
因?yàn)門TL信號(hào)的抗干擾能力較差，所以其通信距離也很短，一般只能用于一個(gè)電路板上的兩個(gè)不芯片之間的通信。

為了解決這些問題，從而引入了RS232總線協(xié)議。

2. RS232總線協(xié)議

??RS232協(xié)議是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家、計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)：該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的連接器，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)連接器的每個(gè)引腳的作用加以規(guī)定，還對(duì)信號(hào)的電平加以規(guī)定。

• 接口
  該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25引腳的DB-25連接器，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定；后來IBM的PC機(jī)將RS232簡(jiǎn)化成了DB-9連接器，后來成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)；現(xiàn)在工業(yè)控制的RS-232接口一般只使用RXD、TXD、GND三條線。
• 信號(hào)
  該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 邏輯“1” 的電平為-5v到-15v， 邏輯“0” 的電平為+5v到+15v，選用該電氣標(biāo)準(zhǔn)的目的在于提高抗干擾能力，增大通住距離其傳送距離一般可達(dá)15m。

2.1硬件連接

??雖然很多處理器中都會(huì)集成UART控制器，但處理器產(chǎn)生的信號(hào)一般都是TTL信號(hào)并不是符合RS232標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，所以一般我們還需要在處理器外部去添加電路對(duì)信號(hào)的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換：

雖然RS232總線協(xié)議解決了uart存在的一些問題，但是它仍然存在著一些缺陷：

• 接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL電平不兼容，所以需要使用電平轉(zhuǎn)換芯片才能與TTL電路連接；
• 通信速度較低；
• 易產(chǎn)生共模干擾，抗噪聲干擾性弱；
• 傳輸距離較短（15m)。

為了解決這些問題，從而引入了RS485總線協(xié)議。

3. RS485總線協(xié)議

??該標(biāo)準(zhǔn)由電信行業(yè)協(xié)會(huì)和電子工業(yè)聯(lián)盟定義；使用該標(biāo)準(zhǔn)的通信網(wǎng)絡(luò)能在遠(yuǎn)距離條件下以及電子噪聲大的環(huán)境下有效傳輸信號(hào)；該標(biāo)準(zhǔn)允許連接多個(gè)收發(fā)器，即具有多站能力，這樣可以利用單一的RS485接口方便地建立起一個(gè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。

• 接口：
  RS485采用兩線制，這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在同一總線上可以同時(shí)存在多個(gè)節(jié)點(diǎn);
  因?yàn)椴捎脙删€制。數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都要使用這對(duì)差分信號(hào)線，發(fā)送和接收不能同時(shí)進(jìn)行，所以只能采用半雙工的方式工作，編程時(shí)也需要加以處理。

• 信號(hào)：
  RS485標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用差分信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。兩線間的電壓差為+2v到+6v表示邏輯“1”，兩線間的電壓差為-2v到-6v表示邏輯“0”；使用差分信號(hào)能有效地減少噪聲信號(hào)的干擾，延長(zhǎng)通信距離，RS485的通信距離可以達(dá)到1500m；RS485接口信號(hào)的電平比RS232降低了，所以不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便地與TTL電路連接。

3.1硬件連接

??雖然很多處理器中都會(huì)集成UART控制器，但處理器產(chǎn)生的信號(hào)一般都是TTL信號(hào)并不是符合RS485標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，所以一般我們還需要在處理器外部去添加電路將TTL信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)：

RS485總線的優(yōu)勢(shì)：

• 接口的信號(hào)電平值較低，不易損壞接口電路的芯片，且與TTL電平兼容，可方便地與TTL電路連接；
• 通信速度快；
• 抗噪聲干擾強(qiáng)；
• 傳輸距離遠(yuǎn)（1500m）；
• 可實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)（主從機(jī)制）。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的UART总线协议详解的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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