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串口,COM口,UART,USART等设备接口类型的区分

发布时间:2019/6/12  浏览次数:674 次  来源:陕西旭能应用技术有限公司
主要简述串口,COM口,UART,USART之间的联系和区别,另外也讲述了串口的RS-232电平和TTL电平,以及单片机与电脑之间的串口连接方式。

串口

      串口,即串行接口,与之相对应的另一种接口叫并口,并行接口。两者的区别是,传输一个字节(8个位)的数据时,串口是将8个位排好队,逐个地在1条连接线上传输,而并口则将8个位一字排开,分别在8条连接线上同时传输。

      在相同的数据传输速率下,并口的确比串口更快,但由于并口的各个连接线之间容易互相干扰,高速情况下难以同步各连接线的数据,而且硬件成本也相对串口更高(线多),因而串口取代并口成为了现在的主流接口,较具代表性的要数Universal Serial Bus,通用串行总线,也就是USB。其它在嵌入式领域常见的串行接口还包括:I2C,SPI,RJ-45,UART,USART等。
 

COM口



      电脑上的异步串行通信接口,有时也称之为串口(其实这个叫法并不严谨)。电脑COM口使用DB9连接器,遵循RS-232标准,RS-232规定了通信口的电气特性(比如多少伏为逻辑“1”)和接口机械特性(形状,针脚定义)等内容。COM口多见于旧式电脑,用于连接鼠标,调制调解器等设备,现在已被USB取代。

 

UART与USART

       UART,全称Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用异步收发传输器。

      USART,全称Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter,通用同步异步收发传输器。

      两者都是一个数据收发器,属于硬件电路范畴。UART使用异步通信,而USART既可异步通信,也可同步通信。当USART使用异步通信时,就变成了UART。单片机的串口指的就是UART或USART。

      同步通信和异步通信的区别是:时钟线的有无。同步通信有时钟线,收发双方通过统一的时钟来确定何时进行数据的传输,如I2C和SPI。异步通信没有时钟线,只能在数据的头和尾加入标志位来区分不同的数据帧,接收数据之前也要预先知道波特率的大小,传输效率比同步通信要低。

 

串口、RS-232与TTL

      前面讲过,RS-232是一个串行通信接口标准,它规定了逻辑“1”为-3 ~ -15V,逻辑“0”为+3 ~ +15V,符合该标准的串口也叫RS-232串口,比如电脑的COM口。那么,还有不符合RS-232标准的串口?答案是肯定的,那就是单片机(如stm32)的UART/USART,这个也叫串口,但它不遵循RS-232标准,使用的是TTL电平(Transistor-Transistor Logic),该电平的逻辑“1”为+5V,逻辑“0”为0V,称为TTL串口。

      需要注意的是,串口、UART/USART通常指的是硬件接口,而RS-232指的是属于物理层范畴的串行通信接口标准,简而言之,RS-232就是个标准。


单片机与电脑的连接

      既然单片机有串口(UART/USART),电脑也有串口(COM口),那么两者就可以通过串口进行通信。

     如果电脑有实体COM口,由于COM口使用的RS-232电平跟单片机的UART/USART使用的TTL电平不一样,这时就需要使用MAX232之类的电平转换芯片,将TTL电平转换成RS-232电平,连接示意如下:

                  电脑COM口 <---> MAX232 <---> 单片机UART/USART

      如果电脑没有COM口,就要通过CH340之类的USB转TTL串口芯片,来实现用USB模拟COM口,这样电脑的USB口就变成了一个TTL串口,可以跟单片机的UART/USART通信,连接示意如下:

                 电脑USB口 <---> CH340 <---> 单片机UART/USART




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