本内容包括RS232、RS485与RS介绍422接口、优缺点、针脚定义，与相关电路相关的集成介绍，验证串口和波特率的质量，STM32的URAT几个与单片机串口调试的小技巧等。紫色文字是超链接，点击自动跳转到相关博客。不断更新，原创不容易！
目录：
1）RS232传输方式 2）RS422/RS485传输方式 3)消除通信线上的共模和差模干扰
1)两者的实物图片 2）检测电路 3）检测结果 4）MCU与设备通信(通过串口芯片或直接连接)
1）集成简介 2)一般应用电路 3）带隔离的RS485电路
1）电路图 2)无源转换原理 3）RS485接口保护电路
1）PL2303连接电路 2）CH431连接电路
1）实验方法 2)实测两种波特率示波器 3）总结
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EIA-422(过去称为RS-422)是一系列的规定采用4线、全双工、差分传输、多点通信的数据传输协议。它采用平衡传输采用单向/非可逆，有使能端或没有使能端的传输线。和RS-485不同的是EIA-422不允许出现多个发送端而只能有多个接受端。硬件构成上EIA-422(RS-422)相当于两组EIA-485(RS-485)，即两个半双工的EIA-485(RS-485)构成一个全双工的EIA-422(RS-422)。
RS-422是差模传输，抗干扰能力强，能传1200米，RS232最多传输15米。
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1）RS232电平
逻辑1(MARK)=-3V～-15V
逻辑0(SPACE)=+3～+15V
介于-3V～+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义。
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2）RS485、RS422电平
RS485电平和RS422电平由于两者均采用差分传输(平衡传输)的方式，所以它们的电平方式，一般有A、B两个引脚。
发送端AB间的电压差：
＋2V～＋6V 逻辑1
－2V～－6V 逻辑0
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接收端AB间的电压差：
大于 ＋200mV 逻辑1
小于 －200mV 逻辑0
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定义逻辑1为B>A的状态
定义逻辑0为A>B的状态
AB之间的电压差不小于200mV。
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RS232可做到双向传输，全双工通讯 最高传输速率20Kbps；
RS422只能做到单向传输，半双工通讯，最高传输速率10Mbps；
RS485双向传输，半双工通讯，最高传输速率10Mbps。
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RS232与RS485同为异步数据传输方式，都是用于数字信号的传输，仅仅是传输的方法不同。以传输一个8位二进制数值“01001000”为例说明。
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1）RS232传输方式
由于RS232采用三线制传输分别为TXD、RXD、GND，其中TXD为发送信号，RXD为接收信号。
在RS232中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑“1”，为信号线对GND电压为-5～-15V；逻辑“0”，为信号线对GND电压为 +5～+15V。理论上说，当要发送“01001000”这个数据时，在TXD信号线上应该测量到的波形为：
之所以说是理论上，是因为在异步数据传输时，要增加起始位、校验位、结束位。
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2）RS422/RS485传输方式
采用4线差分传输，发送数据线为T+\T-,接收数据线为R+\R-。
在RS422总线中：数据“1”以两线间的电压差为+2V～+6V表示；数据“0”以两线间的电压差为-2～-6V表示。理论上说，当要发送“01001000”这个数据时，在T+/T-直接的差值在信号线上应该测量到的波形为：
也就是说，RS232的数据是TXD与GND之间的电压代表数据，而RS422的数据是T+与T-之间的电压代表数据。差分信号抗干扰性强，所以RS422更加适合于远距离传输。
RS485是RS422的半双工版本，即T+/T-与R+/R-不同时存在，传输线只有两根，当发送信号时切换为T+/T-，当接收信号时，切换为R+\R-。至于传输的方式与RS422一致。
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3）消除通讯线上的共模和差模干扰
485通信线由两根双绞的线组成，它是通过两根通信线之间的电压差的方式来传递信号，因此称之为差分电压传输。
差模干扰在两根信号线之间传输，属于对称性干扰。消除差模干扰的方法是在电路中增加一个匹配电阻，并采用双绞线；
共模干扰是在信号线与地之间传输，属于非对称性干扰。消除共模干扰的方法包括：
（1）采用屏蔽双绞线并有效接地；
（2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽；
（3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线；
（4）采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV)。
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485总线要采用手拉手结构，而不能采用星形结构。星形结构会产生反射信号，从而影响到485通信。总线到每个终端设备的分支线长度应尽量短，一般不要超出5米。分支线如果没有接终端，会有反射信号，对通讯产生较强的干扰，应将其去掉，最好在RS485设备两头接有120R终端电阻。
采用增加一个RS485分配器。可以有效地将星形连接转换为符合RS485工业标准所规定的连接方式，从而避免产生问题，提高通信可靠性，如图所示。
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电路中常用DB9形式连接，管脚定义为2(RXD)、3(TXD)、5(GND)，记忆为2R+3T=5G（2G接收3G发送的值为5G）。因此习惯的把RS232接口叫做DB9。
市场上把公头的接插件叫做DR**，母头的叫DB**，比如我们电脑上的串口，在市场上叫做DR9，不是DB9，很多人都误叫做DB9，实际上的DB9是把两个DR9互相连接在一起的接口。一般在教材或者文章中，大家常常把所有的串口设备接口都统一叫做RS232接口。
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由于RS232接口标准出现较早，具有以下特点：
接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。
传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。
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，容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。
传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。
接收数据的发送数据分开，可以同时接收和发送数据，异步全双工传输。
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针对RS232接口的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS485就是其中之一，它具有以下特点：
RS485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+(2-6) V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-(2-6)V表示。接口信号电平比RS232降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。
RS485的数据最高传输速率为10Mbps。
RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。
RS485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达3000米，另外RS232接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS485接口方便地建立起设备网络。
RS485接口组成的异步半双工网络，一般只需二根连线(叫AB线)，不接地线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。
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1）两者实物图片
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2）检测电路
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3）检测结果
SP3232EEN比SP232EEN通信波特率要高，SP3232EEN可以在115200及以上；SP232EEN在19200及以下。
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4）MCU与设备通讯(通过串口芯片或直连)
MCU与DCE通讯可以有两种方式，如下图。
若MCU与DEC之间的电平不同，比如MCU 3.3V、DEC 1.8V，那么就需要电平转换，祥见“电平转换与数字隔离”，这里我们通过TXB0108RGYR芯片转换。当然也可以是三极管组成的简单电平匹配电路，如下图所示。
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1）集成简介
SP485EEN/SP3485EEN是SOIC封装，SP485EEP/SP3485EEP是PDIP封装。其中SP485EE一般5V电源，SSP3485EE可用在3.3V供电场合。
功能框图
SP485EE引脚定义
SSP3485EE引脚定义
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RE为低电平时，SSP3485 进入接收器模式。功能真值表如下图所示：
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DE为高电平时，SP3485进入驱动器模式。功能真值表如下表所示：
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2）一般应用电路
上图中，TX、RX引脚均需要上拉电阻，这一点特别重要。
接收：默认没有数据时，TX为高电平，三极管Q1导通，RE为低电平使能，RO收数据有效，RS485为接收态。
发送：发送数据1时，TX为高电平时，三极管导通，DE为低电平，此时收发器处于接收状态，驱动器就变成了高阻态，也就是发送端与A\B断开了，此时A\B之间的电压就取决于A\B的上下拉电阻了，A为高电平、B为低电平，也就成为RS485的逻辑1了。
发送数据0时，TX为低电平，三极管截止，DE为高电平，驱动器使能，此时正好DI接地，也就是低电平，驱动器也就会驱动输出B为1，A为0，也就是所谓的RS485的逻辑0了。
理解自收发的作用，关键是要理解RE和DE的作用，尤其是DE为0时，驱动器与A\B之间就是高阻态，也就是断开状态，而且A\B都要有上下拉电阻。然后就有了逻辑0-1间的切换。所以很巧妙，但这里也有一个很明显的bug，只适用于“半双工”，如果是全双工就不行了，因为TX为1时，接收使能，此时从机如果回复数据就乱了。
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基本原理理解了，除了使用三极管实现，还可以使用施密特触发器，也就是所谓的“非”门来显现，如下图所示：
基本原理与三极管相同，TX为1时，经过施密特触发器进行“非”运算，DE为0，则接收使能，驱动器呈高阻态，此时A\B的电平就是上下拉电阻的电平，也就是逻辑1。TX为0时，DE为1，发送使能，由于DI接地，也就是0，A\B输出也是0。
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3）带隔离的RS485电路
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由于有的设备是232接口的，有的是485接口的，如果有一台232接口的设备与一台485接口的设备通信，那就需要一个RS232/RS485转换器，把232接口的设备的232信号转换成485信号，然后再与485接口的设备通信。如是两台232接口的设备要进行远距离的通信，那只要加上两个RS232/RS485转换电路就可以了。
市场上所谓的“无源RS232/RS485转换器”采用从计算机串口偷电技术，一般多用于负载少，通信距离短的485总线网络。
而“有源RS232/RS485转换器”在电路原理图与前者差不多，只是电源部分有所改动而己。有源的转换器相互间不共地，比无源的转换器抗干扰性能更好。说明如下。
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1）电路图
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2）无源转换原理
RS232/RS485转换器主要包括了电源、232电平转换、485电路三部分。本电路的232电平转换电路采用了NIH232或者也可以直接使用MAX232集成电路，485电路采用了MAX485集成电路。为了使用方便，电源部分设计成无源方式，整个电路的供电直接从PC机的RS232接口中的DTR（4脚）和 RTS（7脚）窃取。PC串口每根线可以提供大约9mA的电流，因此两根线提供的电流足够供给这个电路使用了。经实验，本电路只使用其中一条线也能够正常工作。使用本电路需注意PC程序必须使串口的DTR和RTS输出高电平，经过D3稳压后得到VCC，经过实际测试，VCC电压大约在4.7V左右。因此，电路中要说D3起的作用是稳压还不如说是限压功能。
MAX485 是通过两个引脚RE（2脚）和DE（3脚）来控制数据的输入和输出。当RE为低电平时，MAX485数据输入有效；当DE为高电平时，MAX485数据输出有效。在半双工使用中，通常可以将这两个脚直接相连，然后由PC或者单片机输出的高低电平就可以让MAX485在接收和发送状态之间转换了。由于本电路 DTR和RTS都用于了电路供电，因此使用TX线和HIN232的另外一个通道及Q1来控制MAX485的状态切换。平时NIH232的9脚输出高电平，经Q1倒相后，使MAX485的RE和DE为低电平而处于数据接收状态。当PC机发送数据时，NIH232的9脚输出低电平，经Q1倒相后，使 MAX485的RE和DE为高电平而处于数据发送状态。
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3）RS485接口保护电路
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1）PL2303连接电路
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1）实验方法
将板子上的串口初始化之后，循环发送数据
while(1)
{
USART_SendData(USART1,0xAA);
}
之后每测量一次改一次波特率。串口初始化的方法，可参考USART1 Init
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2）两种波特率示波器实测
（1）9600
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（2）115200
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3）总结
波特率是脉冲频率的二倍。一个波形一秒钟发送的次数是多少，波特率就是多少。比如波特率是9600时候，测得的脉冲宽度是104.2us，波形频率是4.8k，4.8k*2=9600bps。看完上面的图，再看看理论知识：波特率，说的还真对。
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如果你要调试串口，只有一块板，计算机又不在手边，你可以用函数发生器器当串口发送器来用，如你的波特率是9600，那你把函数发生器频率调到9600/2=4800HZ上输出TTL电平直接到RXD上就行了，如果是RS232接口，你频率不变就选函数发生器双极性(交流输出)就是了，注意电平有峰峰值12VPP就够了，此时你的单片机收到数据必须是55H，你可以用MOV P1,SBUF，在P1上去测电压，这样没显示也可测试串口了。理论依旧：
55H=01010101 串口起始位是0，先发55H最低位，于是一帧就是0(启始)101010101(停止)................0(启始)101010101(停止)......正好是1/2波特率的方波。
----------------------------------------------------------- 你可以这样来做：发送00H 0FFH 55H，如果这三个值都能正确接受，那网络一定能可靠传输了，这就是以点代面的测试方法。 理由:00H 0FFH是最宽的脉冲和电平(代表能量)最大/最小的脉冲，用信号系统话说他们代表是直流,而55H是最窄脉冲,它代表是最高频和能量中间值.既然最低的能过，最大也能过，最宽能过最窄也能过，大能量(抗干扰强)低能量(代表抗干扰弱)中能量也能过，你会相信中间的和不垃圾的过不了吗！ ----------------------------------------------------------- 同步头用谁?------7FH,且开始同步时连续发送! 看7FH的发送 0起始11111110---1停止 瞧011111110多对称!当你收到两个0中间夹了连续个1的数据后，只要用连续1的时间除以0的持续时间=7，说明这就是同步头了，且一个标准码元持续时间就是码元0的持续时间,其波特率=1/(0码元持续时间)。
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USART中和这两个引脚的功能，这两个引脚是USART串行通信最常见和必不可少的两个引脚。但我们在手册中会发现关于USART的其它引脚：USART_CK、USART_RTS、USART_CTS，如下图：
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Serial Monitor软件的下载移步“https://download.csdn.net/download/liht_1634/85117979”。
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以波特率115200 ＝ 115200 (bit/S)为例说明：
没有校验位，就应该除以 10（起始位1、数据位8、停止位1），得到的是每秒字节数。
波特率115200 ＝ 115200 (bit/S) ＝ 11520 (Byte/S)
再除以 1024，就是每秒 KB 数：波特率115200 ＝ 115200 (bit/S) ＝ 11.25 (KB/S)
有一位奇偶校验位，就应该除以 11(起始位1、数据位8、停止位1、奇偶校验位1)，得到的是每秒字节数。
波特率115200 ＝ 115200 (bit/S) ＝ 10.27 (KB/S)
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