串口uart和RS232,RS485有什么关系及联系

　　一、UART介绍

　　通用异步收发传输器通常称作UART，UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用于主机与辅助设备通信，如汽车音响与外接AP之间的通信，与PC机通信包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。

　　基本结构：

　　⑵ 输出移位寄存器，它接收从输出缓冲器送来的并行数据，以发送时钟的速率把数据逐位移出，即将并行数据转换为串行数据输出。

　　⑶ 输入移位寄存器，它以接收时钟的速率把出现在串行数据输入线上的数据逐位移入，当数据装满后，并行送往输入缓冲寄存器，即将串行数据转换成并行数据。

　　⑷ 输入缓冲寄存器，它从输入移位寄存器中接收并行数据，然后由CPU取走。

　　⑸控制寄存器，它接收CPU送来的控制字，由控制字的内容，决定通信时的传输方式以及数据格式等。例如采用异步方式还是同步方式，数据字符的位数，有无奇偶校验，是奇校验还是偶校验，停止位的位数等参数。

　　⑹状态寄存器。状态寄存器中存放着接口的各种状态信息，例如输出缓冲区是否空，输入字符是否准备好等。在通信过程中，当符合某种状态时，接口中的状态检测逻辑将状态寄存器的相应位置“1”，以便让CPU查询。

　　UART数据传输流程：

　　（1）UART的TXD通常情况处于高电平的状态

　　（2）UART准备传输数据的时候，TXD从高电平转变为低电平（即从1变0）并维持一位的传输时间。这样接收方在检测到TXD传输的电平有高电平变为低电平的时候准备开始接收数据。

　　（3）UART一帧有5，6，7，8位的数据，TXD由高电平转变为低电平并保持一位的时候开始传输数据。传输数据是一位一位的进行高低电平传输。首先发送的是低位。

　　（4）UART如果使用校验位时，在发送数据结束时候会紧跟着一位校验位。有两种校验方法：奇校验和偶校验

　　（5）最后发送停止位，TXD数据线恢复到正常状态，停止位的长度有三种。1位，1.5位，2位

　　二、RS232介绍

　　个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会（Electronic Industries Association，EIA） 所制定的异步传输标准接口。通常 RS-232 接口以9个引脚 （DB-9） 或是25个引脚 （DB-25） 的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分别称为 COM1 和 COM2。

　　在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS-232-C接口（又称EIARS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。（“RS-232-C”中的“-C”只不过表示RS-232的版本，所以与“RS-232”简称是一样的）

　　RS232的9针接口：

　　最右边的是串口接口 统称为RS232接口（封装DB9）

　　通信过程中只有两个脚参与通信

　　2脚：电脑的输入RXD

　　3脚：电脑的输出TXD 通过2 ，3 脚就可以实现全双工（可同时收发）的串行异步 通信

　　5脚：接地

　　RS232的引脚电路连接完成（就三个脚）

　　对于单片机

　　单片机的P3口是有两个复用接口RXD 和TXD 这是单片机进行串行通信的收发口 连接应该错位的对应到电脑的TDX RDX上

　　注意：单片机和rs232的电平标准是不一样的（各种电平标准见另一word）

　　单片机的电平标准 TTL电平 ：+5V表示1 0V表示0

　　Rs232的电平标准 +15/+13 V表示1 -15/-13 表示0

　　所以 单片机与电脑串口通信就应该遵循下面的连接方式：

 

　　在单片机与上位机给出的rs232口之间 通过电平转换电路（最上面图中的Max232芯片） 实现TTL电平与RS232电平之间的转换

　　三、RS485介绍

　　为扩展应用范围，美国电子工业协会（EIA）又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同 一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。

　　RS485接口组成的半双工网络，一般是两线制（以前有四线制接法，只能实现点对点的通信方式，现很少采用），多采用屏蔽双绞线传输。这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。

　　rs485特点：

　　1. RS-485的电气特性：采用差分信号正逻辑，逻辑“1”以两线间的电压差为+（2~6）V表示；逻辑”0“以两线间的电压差为-（2~6）V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。

　　2. RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。

　　3. RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。、

　　4. RS-485最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps，传输速率与传输距离成反比，传输速率越低，传输距离越长，如果需传输比RS-485最大通信距离更长的距离，需要加485中继器。RS-485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。

　　RS485通信原理：

　　RS485是一种在工业上作为数据交换的手段而广泛使用的串行通信方式，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，因此具有较强的抗干扰能力。它采用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B。

　　通常情况下，RS485的信号在传送出去之前会先分解成正负对称的两条线路（即我们常说的A、B信号线），当到达接收端后，再将信号相减还原成原来的信号。发送驱动器A、B之间的正电平在+2~6V，是一个正1逻辑状态;负电平在-2~6V，是一个负0逻辑状态;另有一个信号地C。在RS485中还有一“使能”端。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。

　　接收端与发送端的电平逻辑规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在接收端AB之间（DT）=（D+）-（D-）有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV~6V之间。

　　例如：发送“1”时，驱动器收到控制器发送来的高电平，之后A端输出高电平，B端输出低电平;接收器A端收到高电平，B端收到低电平，两个信号相减得到“1”。同理，发送“0”时，驱动器收到控制发送来的低电平，之后A、B两端分别输出低、高电平，接收端A、B则接收到低、高电平，两个信号相减后得到“0”。

　　如果受到干扰，则接收端AB之间（DT）=［（D+）+Noise］-［（D-）+Noise］= （D+）-（D-），由此可以看出干扰信号被消除。

　　四、串口uart和RS232，RS485联系

　　串口通讯是电子工程师和嵌入式开发工程师面对的最基本问题，RS232则是其中最简单最常用的通讯方式。但是初学者往往搞不清有关的名词如UART和RS232或RS485之间是什么关系，因为它们经常被放到语句中同等的位置使用。在百度搜索二者的区别，可以看到排在最前面的答案充斥着混淆的概念。就此，谈谈我对这几个概念的理解，希望能帮初学者厘清它们之间的关系。

　　通讯问题，和交通是一样的。串口通信，我们这里可以用公交来类比。

　　公交运行可以简单分成两个部分：

　　1、车站

　　2、公路

　　其中车站决定了车上装什么（人），怎么发送（班次）等。

　　当汽车跑在路上，就要遵守公路交通的规则，过桥有过桥的规则，高速有高速的规则，和车站没有关系了。

　　回到串口通讯，其实，UART就相当于车站，而RS232/RS485则对应于公路的规则。

　　UART，是通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），既然是“器”，显然，它就是个设备而已，要完成一个特定的功能的硬件，它本身并不是协议。那么它要完成什么功能呢？它的最基本功能，是串行数据和并行数据之间的转换。我们知道，计算机中的数据以Byte为基本单位，对一个Byte的存取是并行的，即，同时取得/写入8个bit。而串行通信，需要把这个Byte“打碎”，按照时间顺序来收发以实现串行。例如：

　　内存中的数据是： 1 1 1 0 0 1 0 1

　　串行发送的实际效果是（按时间排序【注1】）：

　　1

　　0

　　1

　　0

　　0

　　1

　　1

　　1

　　接收则是上述过程的逆过程。

　　这就是UART做的最基本工作，进一步的，它还要控制“发车的班次”，比如确认一个Byte的这8个bit是什么时候开始的，又是什么时候结束的，两个班次之间至少要隔多长时间的缓冲，等等。这一部分，也具有协议的特征，但是相对于道路上的协议，更具有一般性，或曰，是与车在什么道路上开，相对独立的。

　　那么道路上的规定是什么样的呢？

　　RS232/RS485，是两种不同的电气协议，也就是说，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。比如，最显著的特征是：RS232使用3－15v有效电平，而UART，因为对电气特性并没有规定，所以直接使用CPU使用的电平，就是所谓的TTL电平（可能在0~3.3V之间）。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接驳，才能完成数据在线路和UART之间的正常流动。

　　RS232甚至规定了接口的具体样式，图为DB9接口

　　总结：

　　从某种意义上，可以说，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。