UART, RS-232, RS-422, RS-485

Posted 2020-09-08 自由的青

    UART主要完成了一个信号到串行传输转换、串行传输到信号转换及规定了信号传输的格式，即帧格式，这是一个软件工程师需要工作的地方；而RS-232, RS-422, RS-485则是硬件接口标准，硬件工程师选好器件，搭好电路，配合上软件工程师的UART实现，一个有用的串口通信就轻松完成了。

    波特率的概念，也就是每秒传输信号的位数，它的计算包含了有效数据和控制信号。UART规定了数据传输的帧格式，即把信号的最小单元，一个字母或者是一个数字一帧一帧地传送。它会有个起始位，5到8位的数据位，奇偶校验位，停止位或空闲位，但不一定都包含，下面是一种可能的帧格式

    RS-232是美国电子工业协会EIA（Electronic Industrial Assosiation)制定的串行物理接口标准，RS是推荐标准的英文首字母缩写，232只是一个标识号。RS-232还带给我们一样东西DB-9连接器（如下图），尽管在消费电子领域里，它已经基本被淘汰，但在工业及其他领域应该还是能经常见到。RS-232有几点需要注意的地方是：首先，它采用的是负逻辑，即用负电压表示1，正电压表示0；其次，电压的绝对值在3.3V以上才为有效电平；最后，一定要共地。

 

    与RS-232不同的是，RS-485采用的是差分传输，也有的叫平衡传输。而且相较于232而言，485对驱动电平的要求更低，它的电平的绝对值范围在2～6之间。由于是差分传输，它对于共模干扰的免疫更强，因此可以做到更远的传输距离和更快的传输速率。RS-422的电气特性与485完全相同，它对于收和发各采用一对差分线，所以可以实现全双工通信。我们可以使用标准的DB9头去连接RS-422/485，但是，并没有统一的出线标准，需要我们根据具体情况去定义。

匹配电阻和失效保护偏置电阻

通常，这种差分传输都需要在接受端添加匹配电阻，RS-485推荐120ohm，RS-422推荐100ohm，以保证信号的质量。我们通常还可以看到在匹配电阻之外，还有上下拉电阻，它们应该称之为失效保护偏置电阻（fail safe），可以这样理解，当差分线上有信号，一切OK，但当驱动源断开，接受端检测到输入信号在-200mA到200mA之间，这个值是没有定义的，会导致接受信号出错，所以我们需要强制在差分线的正端上拉和反端下拉，这样就保证了一个正的电平，接受端判断输入为1，几种常见的接法如下

还有一种接法是，端接150，失效匹配300，用以实现120ohm的最终阻抗。

但是，在实际设计时，这些都不一定是必须的，一种情况是在低速和短距离的情况下，对信号质量要求不高，所以可以不要，还有就是，现在很多的器件其内部集成失效电阻，还有少数器件集成了上下拉电阻，具体以器件规格书为准。