串口（Serial Port）的基础知识

下面是关于串口（Serial Port）的详细介绍以及不同通信协议之间的区别。

 

1. 什么是串口

串行端口（Serial Port），也称为串行接口或RS-232接口，在计算机网络和嵌入式系统中广泛应用。它通过单根线缆传输数据，一次只发送一个比特位。由于其简单的硬件结构和广泛的应用支持，串口在许多领域仍然非常有用。

 

2. RS-232协议

RS-232（Recommended Standard 232）是应用最广泛的串行通信标准之一。

 

电压范围:

典型逻辑“1”信号：–15V到–3V

典型逻辑“0”信号：+3V到+15V

 

引脚定义:

DTE (Data Terminal Equipment): 设备，如计算机。

DCE (Data Circuit-terminating Equipment): 设备，如调制解调器。

 

引脚编号 描述

1、地线接地 (GND)

2、发送数据（TXD）

3、接收数据（RXD）

4、请求发送信号 (RTS)

5、允许发送信号 (CTS)

6、数据终端就绪 (DSR)

7、振铃指示 (RI)

8、数据载波检测 (DCD)

20、+5V DC电源线（可选）

通信参数:

波特率：例如9600、19200、38400等。

数据位：通常为7或8位。

停止位：通常是1个比特，也可以是1.5或2个比特。

校验位：奇校验（Odd）、偶校验（Even）或无校验。

 

3. RS-422和RS-485协议

 

RS-422

差分传输:

使用四根线缆进行全双工通信。

支持较长距离的可靠数据传输，最大距离可达1000米。

引脚编号 描述

1、接收正向 (A+)

2、接收负向 (A-)

3、发送正向 (B+)

4、发送负向 (B-)

 

通信参数:

波特率：支持高达10 Mbps的速率。

数据位：通常为8位。

 

RS-485

多点连接:

支持多个发送和接收设备同时工作，适用于半双工或多点通信系统。

引脚编号 描述

1、接收正向 (A+)

2、接收负向 (A-)

3、发送正向 (B+)

4、发送负向 (B-)

 

通信参数:

波特率：支持高达10 Mbps的速率。

数据位：通常为8位。

 

4. UART（通用异步收发传输器）

UART是实现串行通信的基本硬件单元，其工作原理如下：

 

发送过程:

将数据转换成波特率定义的比特流。

添加起始位、停止位和校验位。

按顺序将每个比特发送出去。

 

接收过程:

接收每个比特，检测起始位并开始计时。

根据设定的波特率同步读取数据比特。

完成后移除起始位和停止位（以及校验位）以还原原始数据。

 

5. 不同协议的区别

RS-232 vs RS-422/RS-485

 

电气特性:

RS-232: 单端通信，非差分传输。

RS-422/RS-485: 差分传输，抗干扰能力强。

 

传输距离:

RS-232: 最大传输距离为15米。

RS-422/RS-485: 可以支持更长的距离（可达1000米）。

 

应用场景:

RS-232: 适用于较短距离、相对稳定的环境，如计算机与调制解调器之间通信。

RS-422/RS-485: 适合于远距离传输和多点连接应用，如工业控制系统中的传感器或设备间通信。

 

总结

串行端口（Serial Port）通过单根线缆传输数据，在计算机网络和嵌入式系统中广泛使用。不同协议之间的主要区别在于电气特性、传输距离以及应用场景：

RS-232适用于短距离通信。

RS-422/RS-485适合于长距离差分传输和多点连接应用。

希望这些信息对你有所帮助！如果有更多具体问题或细节方面的疑问，请随时提问。