一、UART介紹

　　通用異步收發傳輸器通常稱作UART，UART是一種通用串行數據總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實現全雙工傳輸和接收。在嵌入式設計中，UART用于主機與輔助設備通信，如汽車音響與外接AP之間的通信，與PC機通信包括與監控調試器和其它器件，如EEPROM通信。

　　基本結構：

　　⑵ 輸出移位寄存器，它接收從輸出緩沖器送來的并行數據，以發送時鐘的速率把數據逐位移出，即將并行數據轉換為串行數據輸出。

　　⑶ 輸入移位寄存器，它以接收時鐘的速率把出現在串行數據輸入線上的數據逐位移入，當數據裝滿后，并行送往輸入緩沖寄存器，即將串行數據轉換成并行數據。

　　⑷ 輸入緩沖寄存器，它從輸入移位寄存器中接收并行數據，然后由CPU取走。

　　⑸控制寄存器，它接收CPU送來的控制字，由控制字的內容，決定通信時的傳輸方式以及數據格式等。例如采用異步方式還是同步方式，數據字符的位數，有無奇偶校驗，是奇校驗還是偶校驗，停止位的位數等參數。

　　⑹狀態寄存器。狀態寄存器中存放著接口的各種狀態信息，例如輸出緩沖區是否空，輸入字符是否準備好等。在通信過程中，當符合某種狀態時，接口中的狀態檢測邏輯將狀態寄存器的相應位置“1”，以便讓CPU查詢。

　　UART數據傳輸流程：

　　（1）UART的TXD通常情況處于高電平的狀態

　　（2）UART準備傳輸數據的時候，TXD從高電平轉變為低電平（即從1變0）并維持一位的傳輸時間。這樣接收方在檢測到TXD傳輸的電平有高電平變為低電平的時候準備開始接收數據。

　　（3）UART一幀有5，6，7，8位的數據，TXD由高電平轉變為低電平并保持一位的時候開始傳輸數據。傳輸數據是一位一位的進行高低電平傳輸。首先發送的是低位。

　　（4）UART如果使用校驗位時，在發送數據結束時候會緊跟著一位校驗位。有兩種校驗方法：奇校驗和偶校驗

　　（5）最后發送停止位，TXD數據線恢復到正常狀態，停止位的長度有三種。1位，1.5位，2位

　　二、RS232介紹

　　個人計算機上的通訊接口之一，由電子工業協會（Electronic Industries Association，EIA） 所制定的異步傳輸標準接口。通常 RS-232 接口以9個引腳 （DB-9） 或是25個引腳 （DB-25） 的型態出現，一般個人計算機上會有兩組 RS-232 接口，分別稱為 COM1 和 COM2。

　　在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標準接口，使不同的設備可以方便地連接起來進行通訊。RS-232-C接口（又稱EIARS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。（“RS-232-C”中的“-C”只不過表示RS-232的版本，所以與“RS-232”簡稱是一樣的）

　　RS232的9針接口：

　　最右邊的是串口接口 統稱為RS232接口（封裝DB9）

　　通信過程中只有兩個腳參與通信

　　2腳：電腦的輸入RXD

　　3腳：電腦的輸出TXD 通過2 ，3 腳就可以實現全雙工（可同時收發）的串行異步 通信

　　5腳：接地

　　RS232的引腳電路連接完成（就三個腳）

　　對于單片機

　　單片機的P3口是有兩個復用接口RXD 和TXD 這是單片機進行串行通信的收發口 連接應該錯位的對應到電腦的TDX RDX上

　　注意：單片機和rs232的電平標準是不一樣的（各種電平標準見另一word）

　　單片機的電平標準 TTL電平 ：+5V表示1 0V表示0

　　Rs232的電平標準 +15/+13 V表示1 -15/-13 表示0

　　所以 單片機與電腦串口通信就應該遵循下面的連接方式：

?

　　在單片機與上位機給出的rs232口之間 通過電平轉換電路（最上面圖中的Max232芯片） 實現TTL電平與RS232電平之間的轉換

　　三、RS485介紹

　　為擴展應用范圍，美國電子工業協會（EIA）又于1983年在RS-422基礎上制定了RS-485標準，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發送器連接到同 一條總線上，同時增加了發送器的驅動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標準。

　　RS485接口組成的半雙工網絡，一般是兩線制（以前有四線制接法，只能實現點對點的通信方式，現很少采用），多采用屏蔽雙絞線傳輸。這種接線方式為總線式拓撲結構在同一總線上最多可以掛接32個結點。在RS485通信網絡中一般采用的是主從通信方式，即一個主機帶多個從機。很多情況下，連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB-9（針）。

　　rs485特點：

　　1. RS-485的電氣特性：采用差分信號正邏輯，邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2~6）V表示；邏輯”0“以兩線間的電壓差為-（2~6）V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。

　　2. RS-485的數據最高傳輸速率為10Mbps。

　　3. RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好。、

　　4. RS-485最大的通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比，傳輸速率越低，傳輸距離越長，如果需傳輸比RS-485最大通信距離更長的距離，需要加485中繼器。RS-485總線一般最大支持32個節點，如果使用特制的485芯片，可以達到128個或者256個節點，最大的可以支持到400個節點。

　　RS485通信原理：

　　RS485是一種在工業上作為數據交換的手段而廣泛使用的串行通信方式，數據信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，因此具有較強的抗干擾能力。它采用一對雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B。

　　通常情況下，RS485的信號在傳送出去之前會先分解成正負對稱的兩條線路（即我們常說的A、B信號線），當到達接收端后，再將信號相減還原成原來的信號。發送驅動器A、B之間的正電平在+2~6V，是一個正1邏輯狀態;負電平在-2~6V，是一個負0邏輯狀態;另有一個信號地C。在RS485中還有一“使能”端。“使能”端是用于控制發送驅動器與傳輸線的切斷與連接。當“使能”端起作用時，發送驅動器處于高阻狀態，稱作“第三態”，即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態。

　　接收端與發送端的電平邏輯規定，收、發端通過平衡雙絞線將AA與BB對應相連，當在接收端AB之間（DT）=（D+）-（D-）有大于+200mV的電平時，輸出正邏輯電平，小于-200mV時，輸出負邏輯電平。接收器接收平衡線上的電平范圍通常在200mV~6V之間。

　　例如：發送“1”時，驅動器收到控制器發送來的高電平，之后A端輸出高電平，B端輸出低電平;接收器A端收到高電平，B端收到低電平，兩個信號相減得到“1”。同理，發送“0”時，驅動器收到控制發送來的低電平，之后A、B兩端分別輸出低、高電平，接收端A、B則接收到低、高電平，兩個信號相減后得到“0”。

　　如果受到干擾，則接收端AB之間（DT）=［（D+）+Noise］-［（D-）+Noise］= （D+）-（D-），由此可以看出干擾信號被消除。

　　四、串口uart和RS232，RS485聯系

　　串口通訊是電子工程師和嵌入式開發工程師面對的最基本問題，RS232則是其中最簡單最常用的通訊方式。但是初學者往往搞不清有關的名詞如UART和RS232或RS485之間是什么關系，因為它們經常被放到語句中同等的位置使用。在百度搜索二者的區別，可以看到排在最前面的答案充斥著混淆的概念。就此，談談我對這幾個概念的理解，希望能幫初學者厘清它們之間的關系。

　　通訊問題，和交通是一樣的。串口通信，我們這里可以用公交來類比。

　　公交運行可以簡單分成兩個部分：

　　1、車站

　　2、公路

　　其中車站決定了車上裝什么（人），怎么發送（班次）等。

　　當汽車跑在路上，就要遵守公路交通的規則，過橋有過橋的規則，高速有高速的規則，和車站沒有關系了。

　　回到串口通訊，其實，UART就相當于車站，而RS232/RS485則對應于公路的規則。

　　UART，是通用異步收發傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），既然是“器”，顯然，它就是個設備而已，要完成一個特定的功能的硬件，它本身并不是協議。那么它要完成什么功能呢？它的最基本功能，是串行數據和并行數據之間的轉換。我們知道，計算機中的數據以Byte為基本單位，對一個Byte的存取是并行的，即，同時取得/寫入8個bit。而串行通信，需要把這個Byte“打碎”，按照時間順序來收發以實現串行。例如：

　　內存中的數據是： 1 1 1 0 0 1 0 1

　　串行發送的實際效果是（按時間排序【注1】）：

　　1

　　0

　　1

　　0

　　0

　　1

　　1

　　1

　　接收則是上述過程的逆過程。

　　這就是UART做的最基本工作，進一步的，它還要控制“發車的班次”，比如確認一個Byte的這8個bit是什么時候開始的，又是什么時候結束的，兩個班次之間至少要隔多長時間的緩沖，等等。這一部分，也具有協議的特征，但是相對于道路上的協議，更具有一般性，或曰，是與車在什么道路上開，相對獨立的。

　　那么道路上的規定是什么樣的呢？

　　RS232/RS485，是兩種不同的電氣協議，也就是說，是對電氣特性以及物理特性的規定，作用于數據的傳輸通路上，它并不內含對數據的處理方式。比如，最顯著的特征是：RS232使用3－15v有效電平，而UART，因為對電氣特性并沒有規定，所以直接使用CPU使用的電平，就是所謂的TTL電平（可能在0~3.3V之間）。更具體的，電氣的特性也決定了線路的連接方式，比如RS232，規定用電平表示數據，因此線路就是單線路的，用兩根線才能達到全雙工的目的；而RS485， 使用差分電平表示數據，因此，必須用兩根線才能達到傳輸數據的基本要求，要實現全雙工，必需用4根線。但是，無論使用RS232還是RS485，它們與UART是相對獨立的，但是由于電氣特性的差別，必須要有專用的器件和UART接駁，才能完成數據在線路和UART之間的正常流動。

　　RS232甚至規定了接口的具體樣式，圖為DB9接口

　　總結：

　　從某種意義上，可以說，線路上存在的僅僅是電流，RS232/RS485規定了這些電流在什么樣的線路上流動和流動的樣式；在UART那里，電流才被解釋和組裝成數據，并變成CPU可直接讀寫的形式。