串口线的交叉直连之痛

Posted 2022-12-07 kerneler_

串口是嵌入式设备调试开发必备的硬件模块，嵌入式设备最常用的串口协议是RS232，标准九针串口，这是由RS232标准协议文档定义的。
串口采用插针方式连接，接口两端一个是插针，一个是插槽，也就是我们常说的公头（插针）和母头（插槽），只能说这个比喻真是太邪恶了。。。
PC机都会有1-2个串口，一般是使用公头，设备号是COM1 COM2。
但嵌入式设备在硬件设计时并不会规定必须使用哪个，有的是公头，有的是母头，这就导致了串口线直连和交叉之分，使用直连串口线 还是交叉串口线，确实有点乱。
要说清楚这个问题，首先从公母头的定义说起。从网上找到的引脚定义图如下：

公头串口引脚定义是从左边开始计数，母头串口引脚定义是从右边开始计数。

首先我感觉要明确一点的是2台设备串口相连最基本的原则：
保证2台设备串口的收发引脚交叉相连，即设备的发送引脚与另一台设备的接收引脚相连，RX与TX交叉相连，其余引脚还是一一对应。

作为嵌入式设备的调试串口，波特率一般为115200，距离也就是1米左右，这样的数据压力并不需要流控制。九针全功能串口中只需要保证RX TX GND连接正确即可，其余引脚都是用作流控。
大部分嵌入式设备不会引出串口插座，为了节省空间仅仅给出RX TX GND 3个引脚。我们需要用线与PC串口线的TX RX GND相连即可。

细心的同学根据公母头引脚定义和连接原则可能看出一点问题来了，根据这个引脚定义，公母头对接，明显的是RX接RX，TX接TX啊，跟连接原则不一致啊。
这里只能说公头跟母头定义方向不一致了，公头定义是自己的引脚定义，而母头定义，特别是RX TX引脚定义是以公头方向来定义的引脚，比如母头的数据输入引脚，含义是该引脚连接公头的数据输入引脚，该引脚其实是母头的数据输出引脚，也就是说在这方面公母头引脚定义都是以公头为参考方向的。
这样的引脚定义保证了公头与母头相接，串口就能正常通讯。

因此如果设备使用母头串口，我们只需要直连串口线（其实就是相当于延长线）连接即可，保证了RX与TX交叉相连。

但是如果设备使用公头串口，我们就需要交叉串口线了。
因为两端都是公头，如果使用直连串口线，可以想象插一起，2接4,3接3，肯定不行。
如何解决这个问题呢？
这就需要交叉串口线来帮忙了，它是在串口线内部将2,3引脚交叉，其余不变。
使用双母头交叉串口线连接两端的公头串口，这样公头引脚2,3与串口线母头的2,3相连，内部一转，变成3,2。另一端串口线母头引脚3,2与设备公头的3,2相连。
最终就是将公头的2,3与母头的3,2相连！

如何区分串口线是直连还是交叉？
万用表测量串口线一端的引脚2与另一端的引脚2是否短接，是则是直连串口线，否则是交叉串口线。

所以一句话总结：
串口异性相接（公母头），使用直连串口线。同性相接（公公 母母），使用交叉串口线。

最后说明一点，在这里讨论都是标准的九针串口，也就是按照图引脚定义来布线连接，特定线序的串口，如公头插座但是按照母头引线，不在我们的讨论范围。