UART通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART，异步收发传输器是设备间异步通信的关键模块。UART负责处理数据总线与串行口之间的串行/并行/串转换，并规定帧格式；只要通信双方使用相同的帧格式和波特率，他们就可以在不共享时钟信号的情况下只使用两条信号线（Rx 和Tx）通信过程可以完成，所以也叫异步串行通信。

串行通信是指使用传输线将数据一位一位地传输。其特点是通信线路简单，通信可以通过简单的电缆实现，降低成本，适用于远程通信，但传输速度慢。

发送端的UART未来自控设备(如CPU）的并行数据转换为串行数据，以串行方式将其发送到接收端UART，接收端UART将串行数据转换为并行数据用于接收设备的正常处理。

异步通信以一个字符为传输单元两个字符之间的时间间隔不固定的，然而在同一个字符中两个相邻位置的时间间隔是固定的。

波特率表示数据的传输速率，即每秒传输的二进制位数。每秒传输的字符数乘以位数，即波特率。只要传输的信号是二进制的，波特率和比特率的概念是一样的。

• 波特率是每秒传输多少符号

• 比特率是每秒传输多少比特。

  二进制符号所含信息量为1比特，因此二进制下波特率=比特率。 计算机处理二进制数，波特率和比特率在这种环境下是一样的。

• 首先发出逻辑0信号，表示字符传输的开始。UART数据传输线通常在不传输数据时，保持高电平

• 数据位：可以是5~八位逻辑0或1。ASCII码（7位），扩展BCD码（8位）大多数情况下采用小端传输

• 校准位：数据位加上此位后，1位数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验）

• 停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位和2位的高电平。由于数据定期在传输线上，每个设备都有自己的时钟，两个设备之间很可能会出现小的不同步。因此，停止不仅是传输的结束，也是计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位数越多，不同时钟同步容错性越好，但是同时，数据传输也越慢

• 空闲位置：处于逻辑1状态，表示当前线路无数据传输。

• 异步通信是根据字符传输的。只要接收设备在接收到起始信号后能够与发送设备同步，接收设备就能正确接收。下一个字符起始位置的到来重新校准了同步。

小端传输:符合人的思维 低位存储在低位置 如0x0100 0001(A) 小端传输后看到的波形是 1000 0010

大端传输：符合直观视觉 地位数据存储在高位地址 如0x0100 0001(A) 大端传输后看到的波形仍然是 0100 0001

RS-232是串行物理接口标准。RS-232是对电气特性和物理特性的规定，仅作用于数据传输通道，不包括数据处理。很多人经常去RS-232、RS-422、RS-485 误称为通信协议是不合适的。事实上，它们只是关于UART机电接口标准(最多是网络协议中的物理层面)。

RS-232采用不平衡传输方式，也就是所谓的单端通信。由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V因此其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布式电容，其最大传输距离约为15米，最高速率为20米kb/s。

市场上有很多市场上有很多USB转TTL实际上，模块是USB转TTL电平串口模块。该信号0对应0V，1对应3.3V或者5V。与单片机、SOC的IO电平兼容。但事实并非如此TTL电平，因为现在大部分数字逻辑都是CMOS工艺做的，只是用了TTL的说法。当我们进行串口通信时，我们基本上是直接从单片机出来的 TTL 电平。

• 输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平为3.5V，输出低电平为0.2V。
• 最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。

UART有4个pin（VCC, GND, RX, TX）, 用的TTL电平, 低电平为0(0V)，高电平为1（3.3V或以上）。

优点：

• 通信只需要两条数据线
• 没有时钟信号
• 奇偶校准位置方便通信错误检查
• 数据包结构只需在接收端和发送端设置即可稳定通信

缺点：

• 接口信号电平值高，由于232电平和TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL例如，对于相同的信号0x0101 0101来分别看RS232和TTL波形电平，显然RS232电平较高。

• 由于传输速率低，现在采用了新的UART波特率达到115.2Kbps

• 界面采用信号线和信号返回线，形成共同的传输形式，容易产生共模干扰，抗噪声干扰弱

• 传输距离有限，数据帧最大支持9位数据

• RS-232 只允许一对一不考虑串行总线的通信

RS-232接口点对点通信可以实现，但联网功能无法实现。为了解决这个问题，新的标准RS-485产生了。

RS-485数据信号采用差分传输它使用一对双绞线将其中一条线定义为平衡传输A，另一行定义为B。RS-485 只有2 根据信号线，只能在半双工模式下工作，常用于总线网。

RS-485可采用二线和四线方式，二线系统可实现真正的多点双向通信，采用四线连接RS-422只能实现点对多通信，即只能有一个主（Master）其余的设备是从设备开始的，但与设备相比RS-422有所改进，无论是四线还是二线连接方式，总线都可以多接收32台设备。

• 差分信号：对称信号大小相等，极性相反，差分信号用于传输有用信号。号传输过程中会遇到外部干扰信号，但是，由于两根差分信号线始终在一起，因此干扰信号一般都会同时作用在两根信号线上，形成叠加在两根信号线上大小相等相位也相同的共模信号，因此差分传输的信号对外部干扰具备很强的抗干扰能力。

• 共模信号：共模信号是作用于差分信号线上的一对大小相等极性也相同的信号，共模信号往往来自于外部干扰。

RS-485的电气特性：

RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作，当发送驱动器A向接收器B发送数据时，发送驱动器A的输出共模电压为VOS，由于两个系统具有各自独立的接地系统，存在着地电位差VGPD。那么，接收器输入端的共模电压VCM就会达到VCM=VOS+VGPD。虽然RS-485标准规定VOS≤3V，但VGPD可能会有很大幅度（十几伏甚至数十伏），并可能伴有强干扰信号，致使接收器共模输入VCM超出正常范围，并在传输线路上产生干扰电流，因此，必须有一条低阻的信号地。一条低阻的信号地将两个接口的工作地连接起来，使共模干扰电压VGPD被短路。

• 抗干扰性：RS485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰性好。RS232 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰

• 传输距离：RS485 接口的最大传输距离标准值为 1200 米（9600bps 时），实际上可达 3000 米。RS232 传输距离有限，最大传输距离标准值为 50 米，实际上也只能用在 15 米左右

• 通信能力：RS-485 接口在总线上是允许连接多达128个收发器，用户可以利用单一的 RS-485 接口方便地建立起设备网络。RS-232只允许一对一通信

• 传输速率：RS-232传输速率较低，在异步传输时，波特率为 20Kbps。RS-485 的数据最高传输速率为 10Mbps

• 信号线：RS485 接口组成的半双工网络，一般只需二根信号线。RS-232 口一般只使用 RXD、TXD、GND 三条线

电平信号：电平信号的传输线中有一个参考电平线(一般是GND)，然后信号线上的信号值是由信号线电平和参考电平线的电压差决定。

差分信号：传输线中没有参考电平线，所有都是信号线，然后1和0的表达靠信号线之间的电压差。

电平信号的2根通信线之间的电平差异容易受到干扰，传输容易失败；差分信号不容易受到干扰，因此传输质量比较稳定。现代通信一般都使用差分信号，在相同根数的通信线下，差分信号比电平信号要快，因为差分信号抗干扰能力强，因此1个发送周期更短。

在电平信号下，”1根参考电平线+1根信号线“可以传递1位二进制；”1根参考电平线+2根信号线“可以同时发送2位二进制；如果想同时发送8位二进制就需要9根线，在差分信号下，2根线(彼此差分)可以同时发送1位二进制；如果需要同时发送8位二进制就需要16根线。

RS-485的电气性能与RS-422完全一样。主要的区别在于：

• RS-422 有4 根信号线：两根发送（Y、Z）、两根接收（A、B）。由于RS-422 的收与发是分开的所以可以同时收和发（全双工）
• RS-485 只有两根数据线：发送和接收都是A 和B。由于RS-485 的收与发是共用两根线，所以不能同时收和发（半双工）