0%

串口通信三种方式232, 485, 422

起因

之前UART用的比较多,232, 485, 422通信方式用的比较少,最近储能的项目用到了485通信,在之前卡片机的项目也用到485通信,今天来归纳下232, 485, 422这三种通信的区别。

参考资料

  1. 本文搬运自 转载:串口通信232/485/422 详细解析! ,自己复习使用

UART

通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)。

通信协议

UART作为异步串口通信协议的一种,工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输,其中各位的意义如下:

起始位:先发出一个逻辑”0”的信号,表示传输字符的开始。

数据位:紧接着起始位之后。数据位的个数可以是4、5、6、7、8等,构成一个字符。通常采用ASCII码。从最低位开始传送,靠时钟定位。

奇偶校验位:数据位加上这一位后,使得”1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验),以此来校验数据传送的正确性。

停止位:它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。 由于数据是在传输线上定时的,并且每一个设备有其自己的时钟,很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束,并且提供计算机校正时钟同步的机会适用于停止位的位数越多,不同时钟同步的容忍程度越大,但是数据传输率同时也越慢

空闲位:处于逻辑”1”状态,表示当前线路上没有数据传送。

图片

波特率与比特率

比特率在数字信道中,比特率是数字信号的传输速率,它用单位时间内传输的二进制代码的有效位(bit)数来表示,其单位为每秒比特数bit/s(bps)、每秒千比特数(Kbps)或每秒兆比特数(Mbps)来表示(此处K和M分别为1000和1000000,而不是涉及计算机存储器容量时的1024和1048576)。

波特率指数据信号对载波的调制速率,它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示,其单位为波特(Baud)。波特率与比特率的关系为:比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数。

如何区分两者?显然,两相调制(单个调制状态对应1个二进制位)的比特率等于波特率;四相调制(单个调制状态对应2个二进制位)的比特率为波特率的两倍;八相调制(单个调制状态对应3个二进制位)的比特率为波特率的三倍;依次类推。

232

232 通信主要是由RX,TX,GND三根线组成。RX与TX,TX接RX,GND接GND。因为发送和接收分别是由不同的线处理的,也就是能同时发送数据和接收数据,这就是所谓的全双工。

图片

在这里扩展一下,串口通信还有一个功能叫做全功能串口通信,也叫标准串口。因为在两个设备间进行数据传输,有些设备处理速度比较快,有些数据比较慢。为了保证数据能正常传输,在RX,TX的基础上,还增加了几个控制引脚,本来好端端就R,T,G,三根线,凑着就凑齐了9个引脚,召唤出了DB9这个东西。

图片

这要怪就怪当时使用电脑的时候,还没有互联网这个概念,但是又想在两台电脑间进行通信。所以才有这样一个东西。在后来的设备,很多控制器,人机界面,PLC等使用串口通信中,基本上就不使用标准串口,而是就直接使用RX,TX,GND三根线来通信了。但是这里为什么要提到这个呢。因为只是很多设备这样用,也就是还存在少数设备还保留了标准串口的功能。这就是为什么会遇到明明电脑通信是好的,换成触摸屏通信就不行了。因为很多触摸屏只使用了RX,TX,GND通信,遇到一些还保留标准串口功能的就比较讨厌了。

485

485是为了解决232通信距离的问题。原理什么之类的就不多讲了。反正232通信距离就是不长。485主要是以一种差分信号进行传输,只需要两根线,+,-两根线,或者也叫A,B两根线。A,B两根线的差分电平信号就是作为数据信号传输。

那么问题来了,那是不是就没有RX和TX的概念了。是的,发送和接收就不能分开了。发送和接收都是靠这两根的来传输,也就是每次只能作发送或者只能作接收,这就是半双工的概念了,这在效率上就比232弱很多了。就像对讲机一样,经常是某个人讲完之后,都要说一个over,确保当前说完了,等待对方回复。

图片

485就是这样牺牲了232全双工的效率来达到自己传输距离远的代价。那有没有即保留了232的全双工,又可以像485这样提高传输距离呢,于是,422出来了。

422

422呢,有些标注为485-4。而485就标注为485-2。有什么区别呢。就是为了好记呢。485-2就是2根线。485-4就是4根线。

图片

422就是把232的RX分成两根线,RX+,RX-,把TX分成TX+,TX-。这样就可以同时发送和同时接收了,还可以像485这样,有较远的传输距离。可是这样一种很有优势的通信方式,为什么用的不多呢。我个人的答案和理解就是:线太多了。特别是像我这样懒得接线的人,超过3根线就头晕的。搞个通信还需要接这么多线,什么TX,RX,正啊负啊。交换来交换去。

因为在很多设备通信中,基本上是属于一问一答式的,因此,232的全双工通信优势其实也并没有发挥出来。就像现在打电话,虽然两个人可以同时说话,但是两个人同时说话,叽叽歪歪的,谁知道说什么呀。特别是一个主站与多个从站通信的时候,485的接线就就方便多了,反正大家就两根线,把+都接一块,把-都接一块。如果是422作一主多从,接线上还要理半天呢,而且通信异常了也不好解决。