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串行通信接口

1.?來自cpu的數(shù)據(jù)一般是普通的并行數(shù)據(jù)，通過串行通信接口芯片，可以將cpu的并行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)。

2.?串行與并行是物理層的接口標(biāo)準(zhǔn)，物理層使用串行通信接口的情況下，在數(shù)據(jù)鏈路層可以使用串口異步通信協(xié)議或串口同步通信協(xié)議。

3.?UART/USRT/USART?

????1.?UART: universal asynchronous receiver and transmitter(通用異步收發(fā)器)

????2.?USRT: universal synchronous receiver and transmitter(通用同步收發(fā)器)

????3.?USART: universal synchronous asynchronous receiver and transmitter(通用同步異步收發(fā)器)?

????????我們平時(shí)看到的手機(jī)上的UART接口，只是說這是個(gè)通用的異步收發(fā)器接口。一般通過UART口通信的流程是:

????4.?cpu向IO端口/映射的物理地址寫入一個(gè)數(shù)據(jù)。

????5.?數(shù)據(jù)通過并行總線發(fā)送到串行通信接口芯片。

????6.?串行通信接口芯片將其轉(zhuǎn)換為串行的異步通信數(shù)據(jù)發(fā)送到輸出線(一般為TXD)上。

4.?實(shí)現(xiàn)同步與異步的芯片主要有一下幾種[1]:?

5.?以MC6850為例，看一下其芯片的長相，大體可以看出就是個(gè)并口轉(zhuǎn)串口的芯片:?

6.?串行同步與異步通信雖然物理層都是串行接口，但數(shù)據(jù)鏈路層的不同一般會體現(xiàn)在具體的芯片接口上（可參考上圖，當(dāng)然也有都支持的)。

串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)

前面提到的是并行接口轉(zhuǎn)串行接口，但同樣是串行接口，也有多種不同的標(biāo)準(zhǔn)，前面的INS8250使用的就是RS-232標(biāo)準(zhǔn)。類似的標(biāo)準(zhǔn)還有rs-485，rs-422(注：這里說的是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，并沒有規(guī)定使用同步傳輸還是異步傳輸無關(guān))。其簡介如下[2]:

RS-232

RS-232（ANSI/EIA-232標(biāo)準(zhǔn)）是IBM-PC及其兼容機(jī)上的串行連接標(biāo)準(zhǔn)?？捎糜谠S多用途，比如連接鼠標(biāo)、打印機(jī)或者M(jìn)odem，同時(shí)也可以接工業(yè)儀器儀表。用于驅(qū)動和連線的改進(jìn)，實(shí)際應(yīng)用中RS-232的傳輸長度或者速度常常超過標(biāo)準(zhǔn)的值。RS-232只限于PC串口和設(shè)備間點(diǎn)對點(diǎn)的通信。RS-232串口通信最遠(yuǎn)距離是50英尺。

RS-422

RS-422（EIA RS-422-A Standard）是Apple的Macintosh計(jì)算機(jī)的串口連接標(biāo)準(zhǔn)。RS-422使用差分信號，RS-232使用非平衡參考地的信號。差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號，對比RS-232，它能更好的抗噪聲和有更遠(yuǎn)的傳輸距離。在工業(yè)環(huán)境中更好的抗噪性和更遠(yuǎn)的傳輸距離是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。

RS-485

RS-485（EIA-485標(biāo)準(zhǔn)）是RS-422的改進(jìn)，因?yàn)樗黾恿嗽O(shè)備的個(gè)數(shù)，從10個(gè)增加到32個(gè)，同時(shí)定義了在最大設(shè)備個(gè)數(shù)情況下的電氣特性，以保證足夠的信號電壓。有了多個(gè)設(shè)備的能力，你可以使用一個(gè)單個(gè)RS-422口建立設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。出色抗噪和多設(shè)備能力，在工業(yè)應(yīng)用中建立連向PC機(jī)的分布式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、其他數(shù)據(jù)收集控制器、HMI或者其他操作時(shí)，串行連接會選擇RS-485。RS-485是RS-422的超集，因此所有的RS-422設(shè)備可以被RS-485控制。RS-485可以用超過4000英尺的線進(jìn)行串行通行。

這里再對RS-232做一點(diǎn)詳細(xì)的介紹：

1.?RS232電氣標(biāo)準(zhǔn)（全稱EIA-RS-232C）是1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)聯(lián)合貝爾實(shí)驗(yàn)室等共同指定的用于串口通訊的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)采用一個(gè)25個(gè)引腳的DB-25連接器，對每個(gè)引腳的信號內(nèi)容和各種信號的電平加以規(guī)定。后來IBM的pc將RS232簡化成DB-9連接器，從而成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。而工業(yè)控制的RS-232口一般都只使用RXD,TXD,GND三條線。

2.?RS232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了數(shù)據(jù)傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400波特。

3.?RS232規(guī)定的主要是電氣特性，邏輯電平和各種信號線的功能。

4.?在TxD和RxD上：?
邏輯1(MARK) = -3v ~ -15v?
邏輯0(SPACE) = +3v ~ +15v

5.?EIA RS-232C是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài),與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同，因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或中斷的TTL器件連接，必須在EIA RS-232C與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換，?
MC1488.SN75150芯片可實(shí)現(xiàn)TTL到EIA電平的轉(zhuǎn)換。?
MC1489,sn75154芯片可實(shí)現(xiàn)ELA到TTL電平的轉(zhuǎn)換。?
MAX232芯片可完成TTL <-> EIA雙向電平轉(zhuǎn)換。

6.?關(guān)于連接器: 由于RS-232c并未定義連接器的物理特性，因此出現(xiàn)了DB-25, DB-15, DB-9各種類型的連接器

7.?缺點(diǎn):?
1) 接口信號電平值較高，容易損壞接口電路的芯片，又與TTL不兼容，需要電平轉(zhuǎn)換才能與TTL電路相連。?
2) 傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20kbps?
3) 接口使用一根信號線和一根信號返回線，而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，抗噪聲弱。?
4) 傳輸距離有限，實(shí)際上15米左右。(usb通訊距離在5m左右)?
(通過USB接口可連接更多的RS-232設(shè)備，不僅可獲得更高的傳輸速度，實(shí)現(xiàn)真正的即插即用，同時(shí)解決了USB接口不能遠(yuǎn)距離傳輸?shù)娜秉c(diǎn), USB通訊距離在5米內(nèi))。

TTL

1.?ttl實(shí)際上是一種電平信號標(biāo)準(zhǔn)，TTL電平信號中 +5等價(jià)于邏輯1,0v等價(jià)于邏輯0，這是計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部各部分之間的通信標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。其只規(guī)定了什么代表0，什么代表1，除此之外沒有別的了。

2.?TTL電平信號對計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸是很理想的，?
????1) 首先，計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸對于電源的要求不高，以及熱損耗也較低。?
????2) 另外，ttl電平信號，直接與集成電路連接，而不需要價(jià)格安規(guī)的線路驅(qū)動器，以及接收器電路。?
????3) 再者，計(jì)算機(jī)處理器控制器的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸，是在高速下進(jìn)行的，而ttl可以沐足這要求。?
4) ttl通信大多數(shù)情況下是采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式，不會超過10英尺。

3.?RS-232, RS-485，RS422, 是同一個(gè)層次的標(biāo)準(zhǔn)，都是串行通信接口物理層的標(biāo)準(zhǔn)，而TTL雖然也是與物理層相關(guān)，但其只是個(gè)電平的標(biāo)準(zhǔn)，沒有其他的規(guī)定。

4.?網(wǎng)上經(jīng)常能看見usb轉(zhuǎn)ttl什么的，一般說的usb轉(zhuǎn)ttl實(shí)際上是usb轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)的RS-232，然后在做簡單的電平變換，將+-15V翻轉(zhuǎn)為+-5V，即變?yōu)閠tl，實(shí)際上更科學(xué)的叫法應(yīng)該是rs-232(ttl)。

接口轉(zhuǎn)換

并行接口(ttl)轉(zhuǎn)異步串行接口(rs-232)

參考前面列出的INS8250/MC6850等芯片.

rs-232轉(zhuǎn)rs-232(ttl)

rs-232和ttl(一般是值rs-232(ttl))可通過

MC1489,MC1488芯片相互轉(zhuǎn)換，如圖：

或者通過一個(gè)單獨(dú)的芯片Max232(好像一般都用這個(gè)了)實(shí)現(xiàn)rs-232和ttl的雙向轉(zhuǎn)換。?

MAX232是一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的電平轉(zhuǎn)換芯片，能在電腦的RS232信號（-10，+10v）和單片機(jī)的TTL信號（0，+5）這兩種電平之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。應(yīng)用該芯片必需和電腦的九芯串行口配套使用，除非使用專用的USB-RS232轉(zhuǎn)接線。筆記本電腦和一些臺式機(jī)都沒有配置這個(gè)九芯串行口，這就讓該芯片的應(yīng)用受到限制。并且MAX232芯片價(jià)格在供電電流很小、功耗很低的應(yīng)用場合，可以考慮選擇PL-2303HX芯片來替換MAX232芯片。?

一般pc上的n針接口是標(biāo)準(zhǔn)的rs-232,所以搭上max232的板子一般長這樣(上面是rs-232,下面是rs-232(ttl)):?

usb(ttl)轉(zhuǎn)rs-232(ttl)

我們平時(shí)用的usb默認(rèn)就是ttl電平，通過PL-2303HX芯片可以實(shí)現(xiàn)usb<->ttl。?

PL-2303HX是PROLIFIC推出的USB-類RS232接口轉(zhuǎn)換芯片，PL2303芯片手冊上說它是RS232-USB 接口轉(zhuǎn)換器, 這貨說的比較蛋疼，后面詳細(xì)說明中又顯示了是5v的，實(shí)際上這貨的意思是使用232通信格式，而不是232電平，實(shí)際上這個(gè)是232（TTL）轉(zhuǎn)USB（TTL)的芯片。?

搭載pl-2303的板子一般長這樣:?

淘寶的一款多功能轉(zhuǎn)換器

在網(wǎng)上看到買了一個(gè)轉(zhuǎn)換器長這個(gè)樣子:?

其描述如下：?

?
大體看了一下上面的各個(gè)芯片:?
1. max3232 ese+1402:?

這個(gè)芯片是負(fù)責(zé)將rs232轉(zhuǎn)rs232(ttl)的，但實(shí)際上并沒有看到9/15/25針串口，作者設(shè)計(jì)了兩排排針，上面的是ttl的排針，下面的是232的排針。?

2. max3485 esa+1340?
這個(gè)芯片應(yīng)該是是負(fù)責(zé)將rs-485轉(zhuǎn)rs-485(ttl)的。

?
3. nxp 74hc14D l8dn93wy ung1416g?
這貨是施密特反相器，可以用到需要反向的電路上，或者提高驅(qū)動能力，或者需要對信號做一下整形，都可以用到它。估計(jì)這個(gè)芯片是用來將ttl信號反向放大用的??

4. silabs cp2102 dcl05n 1446+?
USB2.0全速功能控制器，這個(gè)芯片應(yīng)該是usb的接口芯片。

一些備忘點(diǎn)(轉(zhuǎn)),供參考[4]

1.?接線的時(shí)候，一般只接GND、RX(接收)、TX(發(fā)送)。不會接入Vcc等電源線，避免與目標(biāo)設(shè)備上的供電沖突。

2.?主機(jī)的 TX 接目標(biāo)設(shè)備的 RX ，主機(jī)的 RX 接目標(biāo)設(shè)備的 TX ，但是很多設(shè)計(jì)人員為了接線更為直觀而故意顛倒標(biāo)記 RX、TX ，如果有問題可以嘗試交換RX、TX，不會燒壞設(shè)備。

3.?PL2303、CP2102、FT232R 芯片是用USB來擴(kuò)展串口(TTL電平輸出)的芯片，需要安裝Windows驅(qū)動。?
（常用于筆記本增加串口，注意其兼容性不如板載串口。優(yōu)先選擇：FT232R > CP2102 > PL2303 ）

4.?MAX232芯片是TTL電平與RS232電平的專用雙向轉(zhuǎn)換芯片，不同引腳實(shí)現(xiàn)TTL轉(zhuǎn)RS-232或RS-232轉(zhuǎn)TTL的功能。

5.?臺式電腦后邊帶的D型9針插頭（板載串口，公口），是RS-232電平標(biāo)準(zhǔn)的?？梢酝ㄟ^MAX232轉(zhuǎn)換為TTL電平。

6.?COM口即串行通訊端口，簡稱串口。

7.?不管單片機(jī)也好、ARM也罷，這些芯片都是數(shù)字邏輯的，電平只有高和低，輸出肯定是TTL電平的。?

如果你看到串口線從核心芯片直接連出來，未經(jīng)其他芯片，那99%是TTL的，STC下載和中九升級都屬此范疇。

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