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工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念
编辑:深圳市科罗利电子科技有限公司   时间:2020-12-15

  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念


  工业串口屏串口通信(Serial Communication),是指外设和计算机间通过数据信号线、地线等按位进行传输数据的一种通信方式,属于串行通信方式。串口是一种接口标准,它规定了接口的电气标准,没有规定接口插件电缆以及使用的协议单片机接口模块。


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  (1)接口标准


  串口通信的接口标准有很多,有RS-232C、RS-232、RS-422A、RS-485等。常用的就是RS-232和RS-485。RS-232其实是RS-232C的改进,原理是一样的。这里我们就以RS-232C接口进行讲解,RS-485在后面章节中会介绍。RS-232C是EIA(美国电子工业协会)1969年修订RS-232C标准。


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  RS-232C定义了数据终端设备(DTE)与数据通信设备(DCE)之间的物理接口标准。RS-232C接口规定使用25针连接器,简称DB25,连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  RS-232C还有一种9针的非标准连接器接口,简称DB9。串口通信使用的大多都是DB9接口。DB25和DB9接头有公头和母头之分,其中带针状的接头是公头,而带孔状的接头是母头。


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  可以看到公头和母头的管脚定义顺序是不一样,这一点需要特别注意。这些管脚都有什么作用呢?9针串口和25针串口常用管脚的功能说明如图21.2.3所示:


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  在串口通信中,通常我们只使用2、3、5三个管脚,即TXD、RXD、SGND,其他管脚功能大家看不明白也没关系。RS-232C对逻辑电平也做了规定,如下


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  在TXD和RXD数据线上:


  1.逻辑1为-3~-15V的电压


  2.逻辑0为3~15V的电压


  在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上:


  1.信号有效(ON状态)为3~15V的电压


  2.信号无效(OFF状态)为-3~-15V的电压


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  由此可见,RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态,与晶体管-晶体管逻辑集成电路(TTL)以高低电平表示逻辑状态的规定正好相反。而我们STM32芯片使用的就是TTL电平,所以要实现STM32与计算机的串口通信,需要进行TTL与RS-232C电平转换,通常使用的电平转换芯片是MAX3232。


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  在串口通信中通常PC机的DB9为公头,单片机上使用的串口DB9为母头,通过一根直通串口线进行相连。上图21.2.2即为直通型串口线,串口线(COM)母头连接计算机DB9的公头,串口线公头连接单片机上使用的DB9母头,这样就是将2、3、5管脚直接相连。如果你要实现两台计算机串口通信,那么就需要一根交叉串口线,将2对3、3对2、5对5连接,交叉串口线一般两头都是母头。


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  串口通信中还需要注意的是,串口数据收发线要交叉连接,计算机的TXD要对应单片机的RXD,计算机的RXD要对应单片机的TXD,并且共GND,如下图:


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  有的朋友就会问了,在计算机与单片机进行串口通信时,使用的不是直通线吗,这时候怎么让TXD与RXD交叉连接?前面我们说了单片机处理的是TTL电平,需要使用RS232电平转换芯片,将RS232电平转换芯片串行数据输出管脚交叉连接在DB9母头上即可。


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  (2)通信协议


  RS232的通信协议比较简单,通常遵循96-N-8-1格式。


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  “96”表示的是通信波特率为9600。串口通信中通常使用的是异步串口通信,既没有时钟线,所以两个设备要通信,必须要保持一致的波特率,当然,波特率常用值还有4800、115200等。


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  “N”表示的是无校验位,由于串口通信相对更容易受到外部干扰导致传输数据出现偏差,可以在传输过程加上校验位来解决这个问题。校验方法有奇校验(odd)、偶校验(even)、0校验(space)、1校验(mark)以及无校验(noparity)。具体的介绍,大家可以百度下串口通信了解。


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  “8”表示的是数据位数为8位,其数据格式在前面介绍异步通信中已讲过。当然数据位数还可以为5、6、7位长度。


  工业串口屏浅谈硬件串口通信基础概念单片机接口模块


  “1”表示的是1位停止位,串口通讯的一个数据包从起始信号开始,直到停止信号结束。数据包的起始信号由一个逻辑0的数据位表示,而数据包的停止信号可由0.5、1、1.5或2个逻辑1的数据位表示,只要双方约定一致即可。

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