什么是串口通信？

串口，一般指異步串行接口（Serial Port），主要用于串行式逐位數(shù)據(jù)傳輸。串口對于處于嵌入式行業(yè)的我們來說，是必不可缺的一部分，在剛開始學(xué)習(xí)單片機(jī)時，我們最先學(xué)習(xí)的通信接口就是USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）——通用同/異步串行接收/發(fā)送器。其中最常見的串口通信的時序如下圖：有起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位、波特率等幾個通信參數(shù)。

232 / 485/ 422通信

串口通信主要可分為232、485、422三種通信方式。

232通信

232通信主要是由RX、TX、GND三根線組成。RX接TX，TX接RX，GND接GND。發(fā)送和接收由不同的線路處理，所以能夠同時進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，因此232是全雙工通信。

485通信

為了解決232通信距離受限問題，于是有了485通信。
485通信只需要+、-兩根線（也叫A、B兩根線），A、B兩根線的差分電平信號就是作為數(shù)據(jù)信號傳輸。發(fā)送和接收都用這兩根線，每次只能發(fā)送數(shù)據(jù)或者接收數(shù)據(jù)，因此485是半雙工通信。

422通信

422通信兼具232與485的特點(diǎn)，既能實(shí)現(xiàn)全雙工通信，又能增大傳輸距離。422也常被標(biāo)注為485-4，而485被標(biāo)注為485-2。因?yàn)?85-2是2根線，485-4是4根線，下圖是422的示意圖。422將232的RX分成RX+和RX-，把TX分成TX+和TX-，實(shí)現(xiàn)同時發(fā)送和接收。
最常用的還是232和485通信。

串口通信常見問題及解決

串口作為工程師日常開發(fā)時的非常重要的一個角色，也時常會碰到很多問題，深受各種折磨，接下來筆者就來說說平時串口通信中常見的問題以及解決方法。通常我們調(diào)試串口通信碰到問題時，需要用到一個USB轉(zhuǎn)TTL、杜邦線（導(dǎo)線）等工具，首先我們應(yīng)當(dāng)保證自己的工具是正常的，可以通過以下方法自測：
1、將USB轉(zhuǎn)TTL中的TX、RX使用杜邦線或是跳線帽短接。打開串口調(diào)試工具，例如XCOM、SSCOM等，將波特率、停止位、校驗(yàn)位等參數(shù)調(diào)至即將需要通信的模塊的參數(shù)，再去隨意發(fā)送一些數(shù)據(jù)，通常筆者是更傾向于使用16進(jìn)制發(fā)送和接收，以此來保證數(shù)據(jù)中間或者結(jié)尾出現(xiàn)一些不可使用ASCII值直觀看到的數(shù)據(jù)，例如數(shù)據(jù)的結(jié)尾多了0x00，0x0a等。若確保自己的工具以及導(dǎo)線沒有問題后，即可繼續(xù)排查通信問題。

2、發(fā)現(xiàn)使用USB轉(zhuǎn)TTL與模塊之間明明已經(jīng)反接了TX、RX，發(fā)指令給模塊之后卻沒有任何反應(yīng)。解決方法：當(dāng)碰到如上問題時，應(yīng)當(dāng)首先自檢工具，再檢查是否雙方共地，GND提供了一個基準(zhǔn)0電平，如果沒有共地的話，那極有可能會出問題，其次是檢查雙方的串口參數(shù)是否一致，串口通信是一個易于開發(fā)并且速度可調(diào)的一個的通信協(xié)議，其中我們大部分都會使用UART——通用異步傳輸接收/發(fā)送器，串口異步通信也可稱為起止式異步通信，是直接以字符為單位進(jìn)行傳輸?shù)?，字符之間沒有固定的時間要求，每個字符中的每一位以固定的時間傳送。這就意味著，如果你使用一個較為高的波特率的速度去與一個較為低的波特率的速度去通信的話，那極大可能會導(dǎo)致低波特率設(shè)備無法讀取到通信時的空閑信號的跳變信息。在這里筆者用一個比較極端例子進(jìn)行說明：當(dāng)雙方串口的參數(shù)的數(shù)據(jù)位都為8bit，停止位為1bit，校驗(yàn)位為0bit時，但是A設(shè)備的波特率為9600，B設(shè)備為921600，就會出現(xiàn)以下情況：當(dāng)B設(shè)備向A設(shè)備發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)時，B設(shè)備從發(fā)送到結(jié)束所需用的時間為1/921600*(8+1+1)=10.8us，而相同的A設(shè)備發(fā)送/接收一個字節(jié)的時間為(8+1+1)/9600=1.04ms，試問，像這種相差數(shù)倍的時間，當(dāng)高波特率發(fā)送給低波特率設(shè)備時，很有可能低波特率設(shè)備壓根就不會認(rèn)為發(fā)送過來的數(shù)據(jù)流是一串?dāng)?shù)據(jù)，因?yàn)閴焊鶝]法解析到。

*收發(fā)波特率一致

*收發(fā)波特率不一致
因此串口通信一定要保證雙方波特率、停止位等參數(shù)一致。反之，低波率向高波特率發(fā)送數(shù)據(jù)就會被認(rèn)為是錯誤的數(shù)據(jù)，也就是所謂的亂碼。3、發(fā)現(xiàn)雙方已經(jīng)使用了相同的參數(shù)進(jìn)行通信，但是通信依舊有問題，例如收到亂碼等。解決方法：首先應(yīng)該降低波特率，先確保模塊與USB轉(zhuǎn)TLL均無問題，也要確保模塊沒有處于透傳等特殊情況下，也可以使用邏輯分析儀等工具進(jìn)行排查，現(xiàn)在的很多邏輯分析儀是自帶數(shù)據(jù)分析的，可以由此來確保模塊正常。其實(shí)大部分碰到這種問題的時候，更建議優(yōu)先查看USB轉(zhuǎn)TLL是否支持當(dāng)前的工作模式。

其他問題：

電腦使用USB轉(zhuǎn)串口可以和設(shè)備通信，為何換成屏就無法與設(shè)備通信？
電腦使用USB轉(zhuǎn)串口連接設(shè)備，可能使用的是標(biāo)準(zhǔn)串口功能（除RX，TX，GDN外，還使用了其它引腳）；檢查接線方法是否正確；電腦與控制器或PLC通信時，掃描波特率參數(shù)，是自適應(yīng)，屏通信可能參數(shù)沒有設(shè)備好。另外，還需注意，有時可能會使用一些串口助手發(fā)送測試數(shù)據(jù)與控制器通信，有些串口助手的奇偶校驗(yàn)會不起作用。
一個設(shè)備是232，另一個設(shè)備是422，沒有轉(zhuǎn)換設(shè)備，怎么辦？232和422都是全雙工通信，422以一種差分信號傳輸?？梢詫?22的Rx+與232的TX對接，422的RX-與232的GND對接；將422的TX+與232的RX對接，422的TX-與232的GDN對接。422設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時可以發(fā)送到232的RX上；232的TX發(fā)送數(shù)據(jù)后，由于TX和GND也形成了差分信號給到422，422就可以接收到數(shù)據(jù)。能否實(shí)現(xiàn)兩個主站通過485訪問ModBus設(shè)備？485通信基本上是一主多從，現(xiàn)階段還不能實(shí)現(xiàn)兩個主站訪問一個ModBus設(shè)備。換屏后無法再跟設(shè)備通信，怎么解決？首先需要確認(rèn)接線是否正確，RX和TX是否兼容；其次檢查是否有接地線；除了RX，TX，GND，是否還有其它引腳需要短接；查看通信協(xié)議、波特率是否相同。

以上就是筆者總結(jié)的串口通信常見問題及解決方法，文中如有出錯之處，望指正，希望大家共同進(jìn)步！