UART、RS232、RS422和RS485解讀

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串口通訊是硬體工程師經常接觸的一個概念，你是否也分不清RS232、RS422、RS485、UART它們之間的關係，每次見到其中的一個，就像見到熟悉的陌生人，雖說認識，卻不知道它有什麼特點，殊途同歸的感覺。

先來一段網上比較精闢的總結。

 

公交運行可以簡單分成兩個部分：

1、車站

2、公路

其中車站決定了車上裝什麼（人），怎麼發送（班次）等。

當汽車跑在路上，就要遵守公路交通的規則，過橋有過橋的規則，高速有高速的規則，和車站沒有關係了。

回到串口通訊，其實，UART就相當於車站，而RS232/RS485則對應於公路的規則。

UART，是通用異步收發傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），既然是「器」，顯然，它就是個設備而已，要完成一個特定的功能的硬體，它本身並不是協議。那麼它要完成什麼功能呢？它的最基本功能，是數據收發和串並轉換。也就相當於車站，決定裝什麼人以及怎麼樣把人裝上去。

RS232/RS485，是兩種不同的電氣協議，也就是說，是對電氣特性以及物理特性的規定，作用於數據的傳輸通路上，它並不內含對數據的處理方式。比如，最顯著的特徵是：RS232使用3－15v有效電平，而UART，因為對電氣特性並沒有規定，所以直接使用CPU使用的電平，就是所謂的TTL電平（可能在0~3.3V之間）。更具體的，電氣的特性也決定了線路的連接方式，比如RS232，規定用電平表示數據，因此線路就是單線路的，用兩根線才能達到全雙工的目的；而RS485， 使用差分電平表示數據（邏輯「1」為+(2-6)V，邏輯「0」為-(2-6)V），因此，必須用兩根線才能達到傳輸數據的基本要求，要實現全雙工，必需用4根線。但是，無論使用RS232還是RS485，它們與UART是相對獨立的，但是由於電氣特性的差別，必須要有專用的器件和UART接駁（例如MAX232），實現電平轉換，才能完成數據在線路和UART之間的正常流動。

總結：從某種意義上，可以說，線路上存在的僅僅是電流，RS232/RS485規定了這些電流在什麼樣的線路上流動和流動的形式；在UART那裡，電流才被解釋和組裝成數據，並變成CPU可直接讀寫的形式。

RS232簡介

①RS232接口符合由美國電子工業協會（EIA）制定的串行數據通信接口標準。它被廣泛應用於計算機串行接口外設連接。

②電氣特性：RS232接口任何一條信號線的電壓均為負邏輯關係。即：邏輯「1」為-3—-15V；邏輯「0」：+3—+15V，噪聲容限為2V。即要求接收器能識別高於+3V的信號作為邏輯「0」，低於-3V的信號作為邏輯「1」，TTL電平為5V為邏輯正，0為邏輯負。與TTL電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL電路連接。

③接口使用一組收發線構成共地的傳輸形式，這種傳輸方式很容易受到共模信號的幹擾，因此抗噪聲幹擾性弱。

④傳輸速率較低，傳輸距離有限，實際應用中只能在15米左右。

⑤RS232常用的3線制連接方式為2、3交叉5直連，即兩個接口之間TXD和RXD互聯，GND直接連接，其餘接口不連接。其餘接口連接時起流控作用，這裡的「流」指的是數據流。數據在數據線上進行傳輸難免會出現錯誤，為了減少錯誤的發生，某些應用條件下需要流控信號來進行信號傳輸過程的控制。

 

 

RS485簡介

①在通信距離要求為幾十米到上千米時，廣泛採用RS485串行通信總線。能達到長傳輸距離，主要原因是它採用平衡發送和差分接收，具有抑制共模信號幹擾的能力。

②電氣特性：邏輯「1」以兩線間的電壓差+2V~+6V表示，邏輯「0」以兩線間的電壓差-6V~-2V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不容易損壞接口電路晶片，且該電平與TTL電平兼容，刻方便與TTL電路連接。

③RS-485接口的最大傳輸距離實際上可達3000米。

④RS-232-C接口在總線上只允許連接一個收發器，即單站能力；而RS-485接口在總線上只允許連接多達128個收發器，即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立設備網絡。

⑤RS485半雙工接法為：RX+和TX+並聯為Data+；RX-和TX-並聯為Data-。

 

RS422簡介

①RS-422標準全稱是「平衡電壓數字接口電路的電氣特性」，它定義了接口電路的特性。實際上還有一根信號地線，共5根線。由於接收器採用高輸入阻抗和發送驅動器比RS232更強的驅動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節點，最多可接10個節點。一個主設備（Master），其餘為從設備（Slave），從設備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發端最大負載能力是10×4k+100Ω（終接電阻）。

②電氣特性：RS422的電氣特性與RS485完全一樣。主要區別：RS422有4根信號線：兩根發送（TXD+、TXD-）、兩根接收（RXD+、RXD-）。由於RS-422的收與發是分開的所以可以同時接收和發送（全雙工）。

 

RS232/RS485/RS422三者間的區別

1、RS232是全雙工的，RS485是半雙工的，RS422是全雙工的。

2、RS485與RS232僅僅是通訊的物理協議（即接口標準）有區別，RS485是差分傳輸方式，RS232是單端傳輸方式，但通訊程序沒有太多的差別。

PC機上已經配備有RS232，直接使用就行了，若使用RS485通訊，只要在RS232埠上配接一個RS232轉RS485的轉換頭就可以了，不需要修改程序。

萬能的小尾巴，希望每個人都可以達到自己想要的高度。