串口通信接收不到数据_网口转串口软件实现

串口、COM、UART、USART、RS232、RS485、RS422、TTL，再也不懵了… （一） 　　本文为作者原创文章，原创不易，如需转载请附上本号链接或者联系作者 　　嵌入式开发人员不论是看技术文档，还是在日常的交流中，经常会碰到串口、COM、UART、USART、RS232、RS485、RS422、TTL这些名词，有时候会说不清、道不明其中的区别，这篇文章，系统地分析和梳理一下这些名词地区别，以后碰到了再也不会懵了… 　　受限于本文篇幅，还有更多关于串口、COM、UART、USART、RS232、RS485、RS422、TTL细节讲解的内容，请在文末… 　　一、名称俗语解释 　　先介绍一下专业名词和工程师交流时对应的口语和俗称串口：串行通讯接口，俗称串口COM：计算机的串行通讯端口（cluster communication port ），俗称COM口、串口UART：Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发器，俗称串口，它规定了数据传输协议标准USART：Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，通用同步异步收发器， 俗称串口,它规定了数据传输协议标准.RS232：RS-232，串行通信硬件接口标准，包括电压电平、通讯速率等RS485：RS-485，串行通信硬件接口标准，包括电压电平、通讯速率等RS422：RS-422，串行通信硬件接口标准，包括电压电平、通讯速率等TTL电平：规定了数字电路中0和1的电平标准CMOS电平：规定了数字电路中0和1的电平标准 　　按照惯例，画个表格对比，帮忙理解:

　　二、电气特性TTL、CMOS、RS232、RS485都是一种逻辑电平的类型。1. TTL电平 　　TTL指双极型三极管逻辑电路（transistor transistor logic），这种信号0对应0V，1对应3.3V或5V，与单片机、MCU、SOC的IO电平兼容。不过实际也不一定是TTL电平，因为现在大部分数字逻辑都是CMOS工艺做的，只是沿用了TTL的说法。我们进行串口通信的时候 从单片机直接出来的基本是都是 TTL 、CMOS电平。市面上很多”USB转TTL”模块，实际上是”USB转TTL电平的串口”模块。 　　TTL和CMOS的逻辑电平按典型电压可分为四类：5V系列、3.3V系列，2.5V系列和1.8V系列。 　　早期的器件多是TTL电平，如早先的54系列和74系列。现在的大部分器件使用的工艺都是CMOS工艺。 　　输出电平：高电平Uoh >=2.4v,低电平Uol <= 0.4v 　　输入电平：高电平Uih >= 2.0v,低电平 Uil <= 0.8v 　　TTL电压：一般为5V，现在也有LVTTL支持3.3V、2.5V、1.8V。为了方便，后面统称为TTL。 　　2. CMOS电平 　　输出电平：高电平Uoh>= 0.9*VCC (≈ VCC), Uol <= 0.1*VCC(≈ GND) 　　输入电平：高电平Uih >= 0.7*VCC Uil <= 0.3*VCC 　　CMOS电压：一般为5V、现在也有LVCMOS支持3.3v、2.5v、1.8v。为了方便，后面统称为CMOS。 　　3. TTL和CMOS两者的区别 　　（1）TTL电路是电流控制器件，稳定时损耗高，发热量大，无法做集成度比较高的芯片。而CMOS电路是电压控制器件，功耗低。 　　（2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。COMS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低，也就是说TTL电路的延迟比CMOS电路要小。COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。 　　（3）TTL和CMOS器件有不同的电压类型，5V、3.3V、2.5V、1.8V 　　（4）电流驱动能力不一样，TTL一般提供25mA的驱动能力，而CMOS一般在10mA左右；需要的电流输入大小也不一样，一般TTL需要2.5mA左右，CMOS几乎不需要电流输入；很多器件都是兼容TTL和CMOS的，data sheet会有说明。如果不考虑速度和性能，一般器件可以互换。 　　4.RS232： 　　由于RS232接口标准的早期出现，存在以下特点和不足。 　　(1) 接口电平特性：接口信号电平高，容易损坏接口电路的芯片。RS232接口上任何信号线的电压都处于负逻辑关系中。即：逻辑“1”为-3 ~ -15V;逻辑为“0”：+3 ~ +15V。与TTL电平不兼容，需要一个电平转换电路来连接到TTL电路。 　　(2) 传输速率低。在异步传输中，波特率为50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200 　　(3) 接口采用信号线和信号回波串，形成共同的接地传输形式。这种标准的接地传输容易受到共模干扰，因此抗噪性较弱。 　　(4) 传输距离有限。最大传输距离为50英尺。它只能达到大约15米。 　　(5) 全双工。有独立的收发数据线，所以能全双工通信。 　　(6) 只能点对点通信。 　　5.RS485： 　　针对RS232不足，RS485做了如下改进： 　　（1）接口电平特性：RS-485的电气特性：逻辑“1”由两条线路+2V~+6V之间的电压差表示，逻辑“0”由两条线路之间的电压差-6V~-2V表示。接口信号电平低于RS-232，不易损坏接口电路芯片。该电平与TTL电平兼容，便于与TTL电路连接。 　　(2) 最高数据传输速率为：10Mbps 　　(3) RS-485接口采用平衡驱动器和差分接收机的组合，具有抗共振固模干扰能力，即抗噪声性能好。 　　(4) RS-485接口的最大传输距离为4000英尺，实际上可达3000米。 　　(5) RS-232接口仅允许一个收发器连接到总线，即单站功能。相比之下，RS-485接口仅允许在总线上连接多达128个收发器，即多站能力。用户使用单个RS-485接口可以快速建立设备网络。 　　(6) 只能半双工 　　6.RS422 　　RS-422为了解决RS485只能半双工的缺点，又扩展出一组数据线，这样就具备了全双工通讯能力。 　　(1). 接口电平特性：和RS485一样。 　　(2). 最高数据传输率：和RS485一样。 　　(3). 抗噪声性能：和RS485一样。 　　(4). 通讯距离：和RS485一样。 　　(5). 多点通信的数据传输协议。和RS-485不同的是RS-422不允许出现多个发送端而只能有多个接收端。 　　(6). 全双工通信能力。RS422采用4线，全双工，硬件构成上RS-422相当于两组RS-485，即两个半双工的RS-485构成一个全双工的RS-422。 　　7.USART/UART 　　USART，即通用同步异步收发器，是一个全双工通用同步/异步串行收发模块。在嵌入式领域，它还有一个更口语化的称呼，即“串口”。 　　UART，它是在USART基础上裁剪掉了同步通信功能，UART应用更为普遍。USART靠主机的时钟来同步数据传输波特率，而UART是通信双方事先协商好通信波特率。 　　USART/UART仅规定了协议层通信标准，并没有规定采用什么电平特性，物理层硬件可以根据通讯对象灵活选择，比如，可以是TTL、CMOS、RS232、RS485、RS422。协议层通信标准，规定了数据传输的格式，起始位+数据帧+校验位+停止位。 　　三、总结对比： 　　(1). TTL、CMOS、RS232、RS485、RS422电平标准参数：逻辑电平供电电压输入高逻辑-1输入低逻辑-0输出高逻辑-1输出低逻辑-0TTL5.0V2.0V~ 5.0V0V~0.8V2.4V~5.0V0V~0.5VLVTTL3.3V2.0V~ 3.3V0V~ 0.8V2.4V~3.3V0V~0.4VLVTTL2.5V1.7V~ 2.5V0V~0.7V2.0V~ 2.5V0V~0.2VLVTTL1.8V1.17V~1.8V0V~0.63V1.35V~1.8V0V~0.45VCMOS5.0V3.5V~ 5.0V0V~1.5V4.45V~5.0V0V~0.5VLVCMOS3.3V2.0V~ 3.3V0V~0.8V2.4V~ 3.3V0V~0.4VLVCMOS2.5V1.7V~ 2.5V0V~0.7V2.0V~ 2.5V0V~0.4VLVCOMS1.8V1.17V~1.8V0V~0.63V1.35V~1.8V0V~0.45VRS2323.3V/5V-15V~ -3V3V~ 15V-15V~ -3V3V~ 15VRS4853.3V/5V+2V ~ +6V-6V~-2V+2V~+6V-6V~-2VRS4223.3V/5V+2V~+6V-6V~-2V+2V~+6V-6V~-2VLVDS3.3V/5V1.252V~ 3.3V/5V0V~1.249V1.252V~3.3V/5V0V~1.249V 　　从上面可看出：5V电源电压情况下，CMOS电路可以直接驱动TTL，而TTL电路则不能直接驱动CMOS电路。其他电平也不能直接驱动，所以就需要2者的进行电平转换。后面讲解到的TTL、RS232、RS485也有电平匹配的问题，也需要进行电平转换。这也是为什么，我们在串口通讯硬件上，经常需要电平转换芯片的原因。 　　(2). 功能、性能特点对比电平速率抗扰距离组网全双工、半双工RS232高低低近一对一全双工RS485低高高远多对多半双工RS422低高高远一对多全双工电平速率抗扰距离组网全双工、半双工RS232高低低近一对一全双工RS485低高高远多对多半双工RS422低高高远一对多全双工 　　四、UART/USART和其他设备互联 　　我们前面讲过，UART、USART、TTL、RS232、RS485、RS422有不同电平特性，那么，这些设备互联正常通信的首要条件是必须电平匹配，否则，轻则功能不正常，重则烧板子，烧芯片。 　　(1). UART + UART 　　因为单片机、MCU、微控制器UART口电平都是TTL电平，如果TTL电平相同，那么，UART+UART互联不需要电平转换。如果一个UART TTL 3.3V, 一个UART TTL 1.8V，那么也需要通过电平转换芯片，转成相同电平再进行互联。 　　

　　(2)UART+电脑USB串口 　　

　　(3)UART+RS232 　　

　　(4)UART+RS485 　　

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