RS232和RS485 - 技术栈

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RS232和RS485编程与UART一摸一样
RS232
RS485

前情提要：UART的缺点

电气接口不统一
- UART只是对信号的时序进行了定义，而未定义接口的电气特性
电压电平不兼容
- UART通信中通常使用处理器的电平（如TTL电平），但不同处理器使用的电压电平可能不同，例如3.3V与5V的电压差异。因此，不同设备的UART接口通常不能直接相连，否则可能导致通信失败或设备损坏。
缺乏统一的标准
- UART没有规定不同器件连接时的标准，这使得不同电压等级的设备通过UART连接时非常不方便，需要使用额外的电平转换器或适配器来解决这个问题。
抗干扰能力差
- UART通常直接使用TTL信号表示逻辑0和1，但TTL信号的抗干扰能力较差。因此，在数据传输过程中，信号容易受到干扰，导致数据出错。
通信距离短
- 由于TTL信号的抗干扰能力差，所以其通信距离也非常有限。通常，UART仅适用于同一电路板上的两个芯片之间的通信，不适合长距离传输。

RS232和RS485编程与UART一摸一样

RS232

RS232：RS232是一种物理层协议，定义了串行通信中使用的电气信号标准。
该标准定义逻辑电平
- 逻辑"1"的电平定义为-3V到-15V。看清楚是负哈
- 逻辑"0"的电平定义为+3V到+15V。
- 目的：该电平标准的设计目的是提高抗干扰能力，并增加通信距离。在该电平标准下，通信距离通常可达到15米。
电平转换
- 处理器产生的信号一般都是TTL信号不符合RS232标准的信号。故而需要处理
简化为DB-9连接器，为事实标准。图如下
- DB-9公头：DB-9公头具有9根突出的金属引脚，排列成两排（上排5个，下排4个）
  - 公头通常用于发送信号，插入到设备的母头端口中。例如，计算机上的串口常常是DB-9公头。
- DB-9母头（Female）
  - DB-9母头具有9个凹陷的金属插孔，排列方式与公头相同，两排结构（上排5个，下排4个）。
  - 母头通常用于接收信号，是设备的输入接口，公头可以插入母头中。许多外围设备（如调制解调器或打印机）上的串口通常是DB-9母头。
- 现在一般使用RXD、TXD和GND三条线

RS485

RS485（推荐标准485，EIA-485）是一种用于多点通信 系统的物理层协议。与RS232不同，RS485使用差分信号传输数据，这意味着通过两条信号线（A线和B线）来传输数据，信号由这两条线的电压差来表示。
它支持多个设备在同一条总线上通信，因此广泛应用于工业控制系统、楼宇自动化和嵌入式系统中。
电气特性：
- 差分信号传输：RS485使用两条平衡的信号线进行数据传输。通过检测A线和B线之间的电压差来判断信号
  - A线电压高于B线时，表示逻辑1。+2~+6
  - B线电压高于A线时，表示逻辑0。-2~-6
- 电压范围：RS485的信号电压通常在-7V到+12V之间，适合在噪声较大的环境中传输数据。
通信模式
- 半双工通信：由于RS485使用两线制，数据的发送和接收都要使用同一对差分信号线，因此发送和接收不能同时进行，只能采用半双工方式工作。这意味着在同一时间内，通信的设备要么发送数据，要么接收数据，无法同时进行。
  - 由于是半双工通信，因此在编程时需要特别注意通信的切换，即发送和接收的时间安排，以确保不会发生冲突。
    - 类似于IIC机制与从机通信（只不过这个是软件编写地址）
- 全双工通信：通过四线制配置，RS485也可以实现全双工通信，但相较于半双工，使用四条线（两条用于发送，两条用于接收）增加了硬件复杂性。
- 多点通信：RS485支持多点总线通信，允许多达32个发送器和32个接收器同时连接到一条总线上（使用某些增强的设备，该数字还可以增加）。这使得它非常适合需要多设备互联的场景。
电平转换
- 将TTL信号转换为差分信号
优点
- 接口具备较强的抗干扰能力，特别适合在工业环境或有较多电磁干扰的环境中使用。
- 支持的传输距离较远，理论上传输距离可达1500米，特别适合长距离通信场景。
- 可实现多节点的网络组网，这意味着可以在同一总线上连接多个设备，实现复杂的多设备通信。
- 接口的信号电平较低，不易损坏接口电路的芯片，且与TTL电平兼容，方便与TTL电路连接。