UART和RS232/RS485的关系是什么？RS485在linux下的调试 ubuntu串口调试工具

 串口通讯是电子工程师和嵌入式开发工程师面对的最基本问题，RS232则是其中最简单最常用的通讯方式。但是初学者往往搞不清有关的名词如UART和RS232或RS485之间是什么关系，因为它们经常被放到语句中同等的位置使用。在百度搜索二者的区别，可以看到排在最前面的答案充斥着混淆的概念。就此，谈谈我对这几个概念的理解，希望能帮初学者厘清它们之间的关系。

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       通讯问题，和交通是一样的。串口通信，我们这里可以用公交来类比。

               

       公交运行可以简单分成两个部分：

       1、车站

       2、公路

       其中车站决定了车上装什么（人），怎么发送（班次）等。

       当汽车跑在路上，就要遵守公路交通的规则，过桥有过桥的规则，高速有高速的规则，和车站没有关系了。

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       回到串口通讯，其实，UART就相当于车站，而RS232/RS485则对应于公路的规则。

       UART，是通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），既然是“器”，显然，它就是个设备而已，要完成一个特定的功能的硬件，它本身并不是协议。那么它要完成什么功能呢？它的最基本功能，是串行数据和并行数据之间的转换。我们知道，计算机中的数据以Byte为基本单位，对一个Byte的存取是并行的，即，同时取得/写入8个bit。而串行通信，需要把这个Byte“打碎”，按照时间顺序来收发以实现串行。例如：

       内存中的数据是： 1 1 1 0 0 1 0 1

       串行发送的实际效果是（按时间排序【注1】）：

       1

       0

       1

       0

       0

       1

       1

       1

      接收则是上述过程的逆过程。

      这就是UART做的最基本工作，进一步的，它还要控制“发车的班次”，比如确认一个Byte的这8个bit是什么时候开始的，又是什么时候结束的，两个班次之间至少要隔多长时间的缓冲，等等。这一部分，也具有协议的特征，但是相对于道路上的协议，更具有一般性，或曰，是与车在什么道路上开，相对独立的。

       那么道路上的规定是什么样的呢？

       RS232/RS485，是两种不同的电气协议，也就是说，是对电气特性以及物理特性的规定，作用于数据的传输通路上，它并不内含对数据的处理方式。比如，最显著的特征是：RS232使用3－15v有效电平，而UART，因为对电气特性并没有规定，所以直接使用CPU使用的电平，就是所谓的TTL电平（可能在0~3.3V之间）。更具体的，电气的特性也决定了线路的连接方式，比如RS232，规定用电平表示数据，因此线路就是单线路的，用两根线才能达到全双工的目的；而RS485， 使用差分电平表示数据，因此，必须用两根线才能达到传输数据的基本要求，要实现全双工，必需用4根线。但是，无论使用RS232还是RS485，它们与UART是相对独立的，但是由于电气特性的差别，必须要有专用的器件和UART接驳，才能完成数据在线路和UART之间的正常流动。

        

       RS232甚至规定了接口的具体样式，图为DB9接口

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      总结：从某种意义上，可以说，线路上存在的仅仅是电流，RS232/RS485规定了这些电流在什么样的线路上流动和流动的样式；在UART那里，电流才被解释和组装成数据，并变成CPU可直接读写的形式。

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      【注1】这里是例子是小端发送模式，是基本的串口传输方式，但是，大端模式的串口传输模式也是存在的，少见而已。

一、UART是什么

 

UART是通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART，是一种异步收发传输器,是设备间进行异步通信的关键模块。UART负责处理数据总线和串行口之间的串/并、并/串转换，并规定了帧格式；通信双方只要采用相同的帧格式和波特率，就能在未共享时钟信号的情况下，仅用两根信号线（Rx 和Tx）就可以完成通信过程，因此也称为异步串行通信。

 

若加入一个合适的电平转换器，如SP3232E、SP3485，UART 还能用于RS-232、RS-485 通信，或与计算机的端口连接。UART 应用非常广泛，手机、工业控制、PC 等应用中都要用到UART。

 

 

二、RS-232标准

 

RS-232是美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号。RS-232是对电气特性以及物理特性的规定，只作用于数据的传输通路上，它并不内含对数据的处理方式。需要说明一下,很多人经常把RS-232、RS-422、RS-485 误称为通讯协议,这是很不应该的，其实它们仅是关于UART通讯的一个机械和电气接口标准（顶多是网络协议中的物理层面）。

 

该标准规定采用一个25 个脚的DB-25 连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。后来IBM的PC 机将RS-232 简化成了DB-9 连接器，从而成为今天的事实标准。而工业控制的RS-232 口一般只使用RXD（2）、TXD（3）、GND（5） 三条线。

 
 

三、RS-485/ RS-422标准

 

RS-232接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。于是，为了解决这个问题，一个新的标准RS-485产生了。RS-485的数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B。 

 

通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2～6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端，而在RS-422中这是可用可不用的。

 

RS-422 的电气性能与RS-485完全一样。主要的区别在于：RS-422 有4 根信号线：两根发送、两根接收。由于RS-422 的收与发是分开的所以可以同时收和发（全双工），也正因为全双工要求收发要有单独的信道，所以RS-422适用于两个站之间通信，星型网、环网，不可用于总线网；RS-485 只有2 根信号线，所以只能工作在半双工模式，常用于总线网。

 

 

四、RS-232与RS-485性能对比

 

1、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。

 

2、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。

 

3、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。

 

4、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 。

 

5、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 。

 

6、电气电平值：RS-485的逻辑"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 。在 RS-232-C 中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑"1"，-5- -15V；逻辑"0 " +5- +15V 。

 

RS485在linux下的调试

 

最近做485通讯，在这里梳理一下学习的内容。

1、ubuntu串口调试工具

ubuntu下的串口调试工具为：cutecom

sudo apt-get install cutecom 

打开

sudo cutecom

2、ubuntu串口查找

sudo cat /proc/tty/driver/serial

可以获得如下：

1. 0: uart:16550A port:000003F8 irq:4 tx:0 rx:0

2. 1: uart:unknown port:000002F8 irq:3 tx:12 rx:0

3. 2: uart:unknown port:000003E8 irq:4

4. 3: uart:unknown port:000002E8 irq:3

其中后面有tx的是拥有的接口，后面有DTR|RTS的是你开了调试工具的接口。

另外还有此函数

 ls -l  /dev |grep ttyUSB

3、串口权限开启

sudo chmod 777 /dev/ttyS0

程序跑不通试一下这个权限开启。

4、RS485和232的基础知识

串口、com口是指物理接口形式，而TTL、RS-232、RS-485是指的电平标准

RS-485与RS-232类似，但是采用查分信号负逻辑。即正电平为逻辑1（2—6V），负电平为逻辑0（负2---负6V）。

在软件上，TTL、RS232，RS485没有区别。

在工控机上使用的时候要注意哪个接口是RS485的可能需要进到bios中吧对应com口调成半双工RS485.

RS232引脚如下

RS485 4线（此表中“序号”与引脚没有对应关系，只是表示一个流水号，在实际连线中，需要根据设备定义决定所在的引脚。）

 

RS485 2线（此表中“序号”与引脚没有对应关系，只是表示一个流水号，在实际连线中，需要根据设备定义决定所在的引脚。）

 

RS232自检方式

把2、3引脚相连，发送什么理论上就会收到什么。不成功注意端子是否插严。

RS232串口通信三线连接法 
    通常的应用系统中，往往是CPU和I/O设备之间传送信息，两者都是DTE，比如PC和色温计，PC和单片机之间的通信，双方都能发送和接收，它们的连接只需要使用三根线即可，即RXD,TXD和GND

两个232对接需要注意一个RxD对应另一个的TxD,也就是一个收一个发。