今天分享 USART 設計前的基礎知識

我們先來了解一下有關通信的基本概念：

通信：兩個設備之間進行數據交換時，稱這個過程為兩個設備間的通信

并行通信：設備之間的數據是以一位一位的二進制數進行傳輸的，并行通信的方 式就是傳輸的二進制數同時從主機發送，然后同時到達從機，其優點就是傳輸速 度快、效率高，但當需要傳輸很多位數據時，就需要很多根數據線，造成成本偏 高，還有就是其傳輸距離不遠

早期的打印機就使用并口來傳輸數據。下圖為并口數據線：

串行通信：兩設備之間的數據是一位一位的從主機發送，然后一位一位的到達從 機，數據傳送可在一根線上進行傳輸，其傳輸速度相對并行通信較慢，但其優點 是成本低，可以遠距離傳輸。下圖為 9 針串口數據線

串行通信的分類：當在串行通信方式下，發送數據是在時鐘的控制下進行的，當 主機和從機都用同一時鐘(時鐘的相位和幅值均相同)來進行數據傳輸時，稱這種 方式為同步串行通信。當主機和從機不使用同一時鐘來進行數據傳輸時，稱這種 方式為異步串行通信方式

主機：兩個設備進行通信時，對另一個設備發送數據的設備稱為主機

從機：兩個設備進行通信時，接收數據的設備稱為從機

我們已經知道并行通信方式雖然傳輸速度快，但傳輸數據位數多時，其所需要的 數據線就很多，成本偏高，傳輸距離遠，然而串行通信因其成本低，需要數據線 少，傳輸距離遠，而且隨著技術的發展串行通信的數據傳輸速度也變得很快了， 有些甚至比并行通信傳輸速度更快了，所以基于這些優點，串行通信的方式被廣 泛的使用。下面我們重點介紹串行通信

串行通信

串行通信因其優勢突出，被廣泛運用，因此產生了一些串行通信的接口標準，如 RS-232 標準、RS-485 標準、RS-422 標準等，各個標準在使用過程中又衍生出了 一些子標準，如 RS-232 標準下又有 RS-232C 類型等，因其各個標準特點不同， 所以使用場合也就不同了，但相對于其他標準，RS-232 使用較廣泛(如大家的臺 式電腦主機后都有一個 RS-232 接口)，所以下面我們就以 RS-232 為例給大家進 行介紹

RS-232 是串行通信的一種標準，在 RS-232 標準中主要規定了其通信接口、信號 的電平標準、信號的用途。下圖描述了基于 RS-232 標準的兩設備之間的通信原 理圖：

從上圖我們可以了解兩個串口設備 1 和設備 2 之間使用 RS-232 標準進行通信的 原理，因為控制器 1/2 使用 TTL 電平標準(正邏輯標準，邏輯“0”為 0V，邏輯 “1”為 5V)，但 RS-232 標準使用的是電平標準是負邏輯標準(邏輯“0”為+3 至+15V，邏輯“1”為-3 至-15V)，所以當使用 RS-232 標準對這兩個串行設備進 行數據傳輸時，就需要在 RS-232 接口與控制器之間接一個電平轉換芯片，兩設 備之間通過 RS-232 接口線連接(有 25 針或 9 針接口)，這樣才能確保兩設備正常 通信。下面我們分別介紹一下 RS-232 標準的接口標準和電平標準

1. 接口標準

RS-232 標準有兩種接口定義，一種為 DB25 接口，一種為 DB9 接口，DB25 接口現已很少使用，大多數都使用 DB9 接口，下面我們對這兩種接口進行介紹：

DB25 接口

接口的各個引腳含義如上圖所示，其中第2腳和第3腳分別為數據發送和接收腳， 第 7 腳為信號地，其他腳為一些狀態標志引腳，在使用時，將接口線對應接在兩 個設備上，即可正常通信

DB9 接口

從上圖可以看出，DB9 接口對 DB25 接口進行了簡化，同樣也能傳輸數據，且 DB9 被廣泛使用，下面我們對 DB9 的各個引腳功能進行簡要說明

第一腳(DCD):

該引腳為接收線路信號檢測，該信號是從發送設備->接收設備，用于告知接收設 備是否收到載波信號

第二腳(RXD):

數據接收引腳，用于接收數據

第三腳(TXD):

數據發送引腳，用于發送數據

第四腳(DTR):

數據終端準備就緒引腳，用于告知接收設備，發送設備是否準備就緒

第五腳(SG):

信號地，用于給兩個設備共地，因為兩個設備之間地電位可能不一致，不一致就 會影響數據收發的電平信號，所以必須給兩設備進行共地，保證數據的正確傳輸

第六腳(DSR):

數據準備好引腳，該信號用于接收設備告知發送設備數據發送準備就緒，隨時可 以發送數據

第七腳(RTS):

請求發送引腳，該信號用于發送設備請求向接收設備發送數據

第八腳(CTS):

清除發送引腳，該信號用于接收設備告知發送設備是否可以發送數據

第九腳(RT):

振鈴提示，表示接收端與線路已經接通

在兩個設備通信時，發送設備的 TXD 應該接接收設備的 RXD，發送設備的 RXD 應 該接接收設備的 TXD，SG 接 SG，在現在的串口通信中，一般就使用這三根線來 傳輸數據信號，具體接線圖如下所示：

按上圖對應接線正確，兩設備就可正常通信

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