com串口通信详解
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串口、COM口、TTL、RS-232、RS-485区别详解Point:1、串口、COM口是指的物理接口形式硬件;而TTL、RS-232、RS-485是指的电平标准电信号;2、接设备的时候,一般只接GND RX TX;不会接Vcc或者+的电源线,避免与目标设备上的供电冲突;3、PL2303、CP2102芯片是 USB 转 TTL串口的芯片,用USB来扩展串口TTL电平;4、MAX232芯片是 TTL电平与RS232电平的专用双向转换芯片,可以TTL转RS-232,也可以RS-232转TTL;5、TTL标准是低电平为0,高电平为1+5V电平;RS-232标准是正电平为0,负电平为1±15V电平;6、RS-485与RS-232类似,但是采用差分信号负逻辑;这里略过不讲;串口、COM口:COM口即串行通讯端口,简称串口;这里区别于USB的“通用串行总线”和硬盘的“SATA”;一般我们见到的是两种物理标准;D型9针插头,和4针杜邦头两种;这是常见的4针串口,在电路板上常见,经常上边还带有杜邦插针;还有时候有第五根针,电源端;由于是预留在电路板上的,协议可以有很多种,要看具体设备;下面这个就是D型9针串口通俗说法;在台式电脑后边都可以看到;记住,这种接口的协议只有两种:RS-232和RS-485;不会是TTL电平的除非特殊应用;9针串口的定义可以参考这里:我们一般只接出RXD TXD两针,外加GND;下图是个USB转TTL串口的小板,可以用USB扩展出一个串口;芯片为PL2303HX;网上经常混淆各种串口,但是这个确实是可以给STC单片机下载程序的;这是另一种,CP2102芯片的,也是USB转TTL串口;据说比PL2303的好,实际使用中没感觉出来;这个小板就多了+电源端,以适应不同的目标电路;上边介绍的都是USB转TTL串口,如果目标设备上是RS-232串口D型9针接口咋弄再接一片MAX232转换一下就行;你也可以搭一个简单的比较器电路,来实现TTL转RS-232的功能,如下图;RS-232转TTL咋弄这就需要你动点脑子咯;当然,早有人想到了做一款成品;仔细看下图,USB经过PL2303转成了TTL串口,中间四个窟窿可以引出,再经MAX232转换为RS-232电平,9针串口引出;下面这是另一款:电平转换依旧用的是MAX232;你或许会买到这种:看起来里边只有一个牛屎芯片的;但是记住一点,只要是 D型9针串口,不会是TTL电平的,没特殊说明就默认是RS-232;所以这根线,不管里边构造怎样的,是 USB转RS-232串口的线;想要强调的是,一个设备的串口可以根据引出的串口线来判断是TTL还是RS-232,从而决定链接方式以及是否需要转换电路;。
串口基本知识串口是串行接口(serial port)的简称,也称为串行通信接口或COM接口。
串口通信是指采用串行通信协议(serial communication)在一条信号线上将数据一个比特一个比特地逐位进行传输的通信模式。
串口按电气标准及协议来划分,包括RS-232-C、RS-422、RS485等。
一、什么是串口通讯?串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议(不要与通用串行总线Universal Serial Bus或者USB混淆)。
大多数计算机包含两个基于RS232的串口。
串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议;很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。
同时,串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。
串口接头常用的串口接头有两种,一种是9针串口(简称DB-9),一种是25针串口(简称DB-25)。
每种接头都有公头和母头之分,其中带针状的接头是公头,而带孔状的接头是母头。
9针串口的外观如图所示,在9针串口接头中,公头和母头的管脚定义顺序是不一样,这一点需要特别注意。
那么,这些管脚都有什么作用呢?9针串口和25针串口常用管脚的功能说明如上图所示。
二、串口通讯的使用:串口通讯使用3根线完成:(1)地线,(2)发送,(3)接收。
由于串口通信是异步的,端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。
其他线用于握手,但是不是必须的。
串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。
对于两个进行通行的端口,这些参数必须匹配:波特率,指的是串口通信的速率,也就是串口通信时每秒钟可以传输多少个二进制位。
譬如,每秒钟可以传输9600个二进制位(传输一个二进制位需要的时间是1/9600秒,也就是104us),波特率就是9600。
串口通信的波特率不能随意设定,而应该是在一些值中去选择。
一般最常见的波特率是9600或115200(低端单片机如51常用9600,高端单片机和嵌入式SOC常用115200)。
串口的概念串口(Serial Port)是一种计算机外部设备与计算机通信的接口,也可以称为串行接口或COM口。
串口是一种创建数据通信连接的接口,其特点是一次只能传输一个位元(bit)。
与之相对的是并行接口,可以同时传输多个位元。
串口主要用于计算机与外部设备之间的数据传输,可以连接各种设备,如打印机、调制解调器、终端等。
串口通信是一种逐位地进行数据传输的通信方式。
数据在串口中经过一系列的电气信号转换和协议处理后,可以在计算机和外部设备之间进行可靠的数据传输。
串口通信可以用于传输文本数据、图像数据、音频数据等各种类型的数据。
串口通信一般使用异步传输方式,即数据的发送和接收是不同步进行的。
发送端根据波特率(Baud rate)将数据转化为连续的电气信号,接收端通过检测电气信号的变化来还原数据。
波特率是指每秒钟传输的位元数量,常见的波特率有9600bps、115200bps等。
串口通信的传输速率相对较慢,但它具有以下几个优点:1. 简单:串口通信的接口较为简单,只需几根信号线即可实现数据传输。
2. 稳定:串口通信的电气信号转换较为稳定,不易受干扰。
3. 距离远:串口通信的传输距离较远,最远可达数百米。
4. 兼容性强:串口通信是一种标准接口,可以连接各种不同的设备。
串口通信的物理接口一般是DB9(9针)或DB25(25针)的D型插座,其中规定的引脚分为信号引脚和电源引脚。
常用的信号引脚有接地线、数据线(发送线和接收线)、流量控制线等。
电源引脚一般是供电使用。
在计算机中,串口通常使用RS-232C协议进行数据传输。
该协议规定了数据的电气特性(如电压范围)和数据帧的格式(如起始位、数据位、停止位等)。
除了RS-232C协议,还有一些其他的串口通信协议,如RS-422、RS-485等,它们具有不同的电气特性和传输距离。
在实际应用中,串口通信被广泛使用。
例如,打印机和计算机之间的数据传输就是通过串口进行的。
此外,一些传感器、控制器等外部设备也可以通过串口与计算机进行通信,以实现数据的采集和控制。
串口基本信息用一台电脑实验串口自发自收,实验前要将串口(以9针为例)的发送引脚(2脚)和接受引脚(3脚)短接。
三线连接:适用于计算机之间尤其是PC机和单片机之间的数据通信。
其连接信号对为(TxD,RxD)、(RxD,TxD)、(SG,SG)。
即发送数据TxD端和接受数据RxD端交叉连接,信号地SG对应连接。
七线交叉连接:适用于同型号的计算机之间的连接,如PC机间的数据通信。
其连接信号对为:(TxD,RxD)、(RxD,TxD)、(SG,SG)、(RTS,CTS)、(CTS,RTS)、(DSR.DTR)、(DTR,DSR)。
其中,TxD、RxD、SG与前面信号的含义相同,RTS为请求发送,CTS为准许发送,DSR为数据装置准备好,DTR为数据终端准备好。
在本地连接的微机系统中,RTS、CTS、DTR、DSR用作硬件联络控制信号。
目前使用的串口连接线有DB9和DB25两种连接器,用户可以国家使用的具体机器选择相应的连接器。
一个串口通讯类在/network/serialport.shtml。
PC机的RS-232接口的电平标准是-12V标示“1”,和+12V表示“0”,有些单片机的信号电平时TTL 型,即大于2.4v表示“1”,小于0.5v表示“0”,因此采用RS-232总线进行异步通信是,发送端和接受端要有一个电平转换接口。
串口通讯方法的三种实现串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议。
大多数计算机包含两个基于RS232的串口。
串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议;很多GPIB兼容的设备也带有RS一232口。
同时,串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。
串口通信(Serial Communication),是指外设和计算机间,通过数据信号线、地线、控制线等,按位进行传输数据的一种通讯方式。
串口通信方便易行,应用广泛。
在Windows应用程序的开发中,我们常常需要面临与外围数据源设备通信的问题。
串口通信详解一、RS-232RS-232在1962年发布,命名为EIA-232-E ,作为工业标准,以保证不同厂家产品之间的兼容。
RS-232-C 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,C 表示修改次数。
RS-232-C 总线标准设有25条信号线,包括一个主通道和一个辅助通道。
在多数情况下主要使用主通道,对于一般双工通信,仅需几条信号线就可实现,如一条发送线、一条接收线及一条地线。
RS-232-C 标准规定的数据传输速率为每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。
RS-232-C 标准规定,驱动器允许有2500pF 的电容负载,通信距离将受此电容限制,例如,采用150pF/m 的通信电缆时,最大通信距离为15m ;若每米电缆的电容量减小,通信距离可以增加。
传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送,存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题,因此一般用于20m 以内的通信。
目前RS-232是PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。
RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。
RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。
图1收、发端的数据信号是相对于信号地,如从DTE 设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7脚(信号地)的电平,DB25各引脚定义参见图1。
典型的RS-232信号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在+5~+15V ,负电平在-5~-15V 电平。
当无数据传输时,线上为TTL ,从开始传送数据到结束,线上电平从TTL 电平到RS-232电平再返回TTL 电平。
接收器典型的工作电平在+3~+12V 与-3~-12V 。
由于发送电平与接收电平的差仅为2V 至3V 左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传 9针串口(DB9) 25针串口(DB25)针号 功能说明 缩写 针号 功能说明 缩写 1 数据载波检测 DCD 8 数据载波检测 DCD2接收数据 RXD 3 接收数据 RXD 3 发送数据 TXD 2 发送数据 TXD4 数据终端准备DTR 20 数据终端准备 DTR 5 信号地 GND 7 信号地 GND6 数据设备准备好 DSR 6 数据准备好 DSR7请求发送 RTS 4 请求发送 RTS 8清除发送 CTS 5 清除发送 CTS 9 振铃指示 DELL 22 振铃指示 DELL送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s。
串口基础知识一、什么是串口?串口(Serial Port),也称为COM口(Communication Port),是一种用于数据传输的通信接口,常用于计算机与外部设备之间的数据传输。
串口采用串行传输方式,即逐位地发送和接收数据,相比并行传输方式,串口的数据传输速率较慢,但具有传输距离远、连接设备数量多的优势。
二、串口的工作原理串口的工作原理是通过发送和接收电平信号来传输数据。
串口通信使用的是两根信号线:发送线(Tx)和接收线(Rx)。
发送线上的电平变化表示发送的二进制数据,接收线上的电平变化表示接收到的二进制数据。
发送方通过发送线将数据按照一定的协议发送给接收方,接收方通过接收线接收数据并进行处理。
三、串口的通信参数串口通信需要设置一些参数,以确保通信的正确性和稳定性。
常用的串口通信参数包括:1. 波特率(Baud Rate):表示每秒钟传输的位数,常用的波特率有9600、115200等。
2. 数据位(Data Bits):表示每个字节的位数,常用的数据位有7位、8位。
3. 停止位(Stop Bits):表示停止位的个数,常用的停止位有1位、1.5位、2位。
4. 校验位(Parity Bit):用于检测数据传输过程中的错误,常用的校验位有无校验、奇校验、偶校验。
四、串口的应用领域串口广泛应用于各种设备之间的数据通信,常见的应用领域有:1. 电脑与外部设备之间的数据传输,如打印机、扫描仪、数码相机等。
2. 嵌入式系统中,用于与传感器、执行器等外部设备进行数据交互。
3. 工业自动化领域,用于控制和监控设备之间的数据传输。
4. 通信设备中,如调制解调器、路由器等。
五、串口的优缺点串口作为一种通信接口,具有以下优点:1. 传输距离远:串口的传输距离可以达到几百米,适用于远距离通信。
2. 连接设备数量多:串口可以通过串口转换器扩展连接多个设备。
3. 通信稳定可靠:串口通信采用的是同步传输方式,可以保证数据的准确传输。
串口通信详解一、RS-232RS-232在1962年发布,命名为EIA-232-E ,作为工业标准,以保证不同厂家产品之间的兼容。
RS-232-C 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,C 表示修改次数。
RS-232-C 总线标准设有25条信号线,包括一个主通道和一个辅助通道。
在多数情况下主要使用主通道,对于一般双工通信,仅需几条信号线就可实现,如一条发送线、一条接收线及一条地线。
RS-232-C 标准规定的数据传输速率为每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。
RS-232-C 标准规定,驱动器允许有2500pF 的电容负载,通信距离将受此电容限制,例如,采用150pF/m 的通信电缆时,最大通信距离为15m ;若每米电缆的电容量减小,通信距离可以增加。
传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送,存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题,因此一般用于20m 以内的通信。
目前RS-232是PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。
RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。
RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。
图1收、发端的数据信号是相对于信号地,如从DTE 设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7脚(信号地)的电平,DB25各引脚定义参见图1。
典型的RS-232信号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在+5~+15V ,负电平在-5~-15V 电平。
当无数据传输时,线上为TTL ,从开始传送数据到结束,线上电平从TTL 电平到RS-232电平再返回TTL 电平。
接收器典型的工作电平在+3~+12V 与-3~-12V 。
由于发送电平与接收电平的差仅为2V 至3V 左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传 9针串口(DB9) 25针串口(DB25)针号 功能说明 缩写 针号 功能说明 缩写 1 数据载波检测 DCD 8 数据载波检测 DCD2接收数据 RXD 3 接收数据 RXD 3 发送数据 TXD 2 发送数据 TXD4 数据终端准备DTR 20 数据终端准备 DTR 5 信号地 GND 7 信号地 GND6 数据设备准备好 DSR 6 数据准备好 DSR7请求发送 RTS 4 请求发送 RTS 8清除发送 CTS 5 清除发送 CTS 9 振铃指示 DELL 22 振铃指示 DELL送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s。
RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的,其驱动器负载为3~7kΩ。
所以RS-232适合本地设备之间的通信。
RS232C串口通信接线方法(三线制)首先,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连•同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连对9针串口和25针串口,均是2与3直接相连;•两个不同串口(不论是同一台计算机的两个串口或分别是不同计算机的串口)上面表格是对微机标准串行口而言的,还有许多非标准设备,如接收GPS数据或电子罗盘数据,只要记住一个原则:接收数据针脚(或线)与发送数据针脚(或线)相连,彼些交叉,信号地对应相接。
表1二、RS485和RS422RS-422由RS-232发展而来,它是为弥补RS-232之不足而提出的。
为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点,RS-422定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10Mb/s,传输距离延长到4000英尺(速率低于100kb/s时),并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。
RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,被命名为TIA/EIA-422-A标准。
为扩展应用范围,EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准,增加了多点、双向通信能力,即允许多个发送器连接到同一条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线共模范围,后命名为TIA/EIA-485-A标准。
由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀,所以在通讯工业领域,仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。
平衡传输RS-422、RS-485与RS-232不一样,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,如图2。
图2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。
“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。
当“使能”端起作用时,发送驱动器处于高阻状态,称作“第三态”,即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。
接收器也作与发送端相对的规定,收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连,当在收端AB之间有大于+200mV的电平时,输出正逻辑电平,小于-200mV时,输出负逻辑电平。
接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。
参见图3。
图3RS-422电气规定RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”,它定义了接口电路的特性。
图5是典型的RS-422四线接口。
实际上还有一根信号地线,共5根线。
图4是其DB9连接器引脚定义。
由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可接10个节点。
即一个主设备(Master),其余为从设备(Salve),从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。
接收器输入阻抗为4k,故发端最大负载能力是10×4k+100Ω(终接电阻)。
RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道,因此不必控制数据方向,各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一对单独的双绞线)实现。
图4 图5RS-422的最大传输距离为4000英尺(约1219米),最大传输速率为10Mb/s。
其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能达到最大传输距离。
只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。
一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。
RS-422需要一终接电阻,要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。
在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。
终接电阻接在传输电缆的最远端。
RS-422有关电气参数见表1RS-485电气规定由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的,所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。
如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。
RS-485可以采用二线与四线方式,二线制可实现真正的多点双向通信,参见图6。
而采用四线连接时,与RS-422一样只能实现点对多的通信,即只能有一个主(Master)设备,其余为从设备,但它比RS-422有改进,无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。
参见图7。
图6 图7RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的,RS-485是-7V至+12V之间,而RS-422在-7V至+7V之间,RS-485接收器最小输入阻抗为12k剑鳵S-422是4k健;旧峡梢运礡S-485满足所有RS-422的规范,所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。
RS-485有关电气规定参见表1。
RS-485与RS-422一样,其最大传输距离约为1219米,最大传输速率为10Mb/s。
平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能使用规定最长的电缆长度。
只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。
一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。
RS-485需要2个终接电阻,其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。
在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。
终接电阻接在传输总线的两端。
RS-422与RS-485的网络安装注意要点RS-422可支持10个节点,RS-485支持32个节点,因此多节点构成网络。
网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构,不支持环形或星形网络。
在构建网络时,应注意如下几点:1.采用一条双绞线电缆作总线,将各个节点串接起来,从总线到每个节点的引出线长度应尽量短,以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。
图8所示为实际应用中常见的一些错误连接方式(a,c,e)和正确的连接方式(b,d,f)。
a,c,e这三种网络连接尽管不正确,在短距离、低速率仍可能正常工作,但随着通信距离的延长或通信速率的提高,其不良影响会越来越严重,主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加,会造成信号质量下降。
2.应注意总线特性阻抗的连续性,在阻抗不连续点就会发生信号的反射。
下列几种情况易产生这种不连续性:总线的不同区段采用了不同电缆,或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装,再者是过长的分支线引出到总线。
总之,应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。
图8RS-422与RS-485传输线上匹配的一些说明对RS-422与RS-485总线网络一般要使用终接电阻进行匹配。
但在短距离与低速率下可以不用考虑终端匹配。
那么在什么情况下不用考虑匹配呢?理论上,在每个接收数据信号的中点进行采样时,只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。
但这在实际上难以掌握,美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配:当信号的转换时间(上升或下降时间)超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。
例如具有限斜率特性的RS-485接口MAX483输出信号的上升或下降时间最小为250ns,典型双绞线上的信号传输速率约为0.2m/ns(24AWG PVC电缆),那么只要数据速率在250kb/s以内、电缆长度不超过16米,采用MAX483作为RS-485接口时就可以不加终端匹配。
一般终端匹配采用终接电阻方法,前文已有提及,RS-422在总线电缆的远端并接电阻,RS-485则应在总线电缆的开始和末端都需并接终接电阻。
终接电阻一般在RS-422网络中取100Ω,在RS-485网络中取120Ω。
相当于电缆特性阻抗的电阻,因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100~120Ω。
这种匹配方法简单有效,但有一个缺点,匹配电阻要消耗较大功率,对于功耗限制比较严格的系统不太适合。