文/Edward

  TTL串口

TTL串口是我們日常做電子產品調試時候常用的一種通訊口,，你可以用它來控制外設芯片,，可以用它來做調試輸出。之所以TTL串口這么受大眾歡迎,，是因為在硬件層面,，它連接簡單，只需要RXD,、TXD和GND三根線即可連接兩臺機器進行通訊,，而且通訊方向全雙工。軟件層面,，TTL串口沒有復雜的協(xié)議棧,，軟件處理非常簡單。

但是,，5V電平的TTL串口顯然無法做長距離的通訊,，因為串行通訊在較長距離（1m以上）傳輸時，由于傳輸線纜的阻抗因素影響,，外加外部電磁環(huán)境的干擾,，5V的單端通訊電平顯然無法做長距離傳輸?shù)摹Ｊ聦嵣?，現(xiàn)在一些單片機的電壓都普遍為3.3V,，因此這些單片機自帶的串口只能做一些近距離的調試，或者一些PCB板內的傳感器,、模塊控制,。

  RS232串口

為了克服TTL串口傳輸距離不足的問題，RS232串口采用了一種最直接的辦法來解決,。其具體做法為：

1 將TTL串口的0~5V電平標準提升到了-12V~+12V,；

2 將原本TTL串口中規(guī)定的0V表示數(shù)字0，5V表示數(shù)字1這樣的正邏輯進行反向,，采用了這種負邏輯形式,，具體規(guī)定為-12V表示數(shù)字1，+12V表示數(shù)字0,。

這樣的作法可以解決兩個問題,，首先-12V電平在電路系統(tǒng)中不是常規(guī)電壓,，因此將其表示數(shù)字1的好處是，即是通訊電纜上有一個正電壓的干擾進來,，也不會被誤判為1,。其次將電壓標準提高到了±12V，可以大大增加傳輸?shù)尿寗恿Α?/span>

介于此,，RS232可以用來傳輸一些頻率不是很高,，干擾不是很強，距離較長（綜合距離60m~150m左右,，具體看實際環(huán)境）的信息,。因此RS232早前被廣泛用于小型機終端接入，廣告牌通訊等應用,。

三線制的RS232有著諸多的優(yōu)點,，如傳輸距離適中，電纜成本低,，通訊簡單等,。但是由于RS232需要接受雙方的RXD和TXD線交叉連接，因此這種連接方式注定只能在兩臺設備之間點對點連接,。而且在高干擾的電磁環(huán)境中,，單端式的電平通信根本無法保證通訊的可靠性。

  RS485串口

RS232采用單端式電壓信號傳輸有效信息,，單端式的通訊很難滿足長距離的通訊,，因為單端信號距離過長時，地線的阻抗,，地線的干擾,，還有信號的失真都會對通訊質量產生影響。而且隨著科技的發(fā)展,，點對點的通訊遠遠滿足不了現(xiàn)代的智能儀表和智能設備技術了,，這種智能儀表和智能設備的應用最重要的一點就是可以多機組網(wǎng)，而RS485的出現(xiàn)解決了這個問題,。

RS485是一種利用差分傳輸?shù)陌腚p工接口,，又名TIA-485-A, ANSI/TIA/EIA-485或TIA/EIA-485。RS485是一個定義平衡數(shù)字多點系統(tǒng)中的驅動器和接收器的電氣特性的標準,，該標準由電信行業(yè)協(xié)會和電子工業(yè)聯(lián)盟定義,。使用該標準的數(shù)字通信網(wǎng)絡能在遠距離條件（1200m左右，100Kbps情況下）下以及電子噪聲大的環(huán)境下有效傳輸信號,。

RS485信號的傳輸是通過一組差分線來實現(xiàn)的,，一般標記為A（非反向（non-inverting）信號）和B反向（inverting）信號。A和B信號的關系,，RS-485標準中提到：

若是MARK（邏輯1）,，線路B信號電壓比線路A高,；

若是SPACE（邏輯0），線路A信號電壓比線路B高,。

一個由RS485組成的總線系統(tǒng)中最多可以掛接32個節(jié)點,，這個總線網(wǎng)絡是半雙工的，即每一時刻只能允許一個設計發(fā)送信息,。由于硬件上RS485網(wǎng)絡沒有CSMA/CD（載波偵聽多路訪問/沖突檢測）機制,，因此利用RS485組成的總線系統(tǒng)，必定是單主機多從機形式的,。大多數(shù)時刻,，從機都是處于接收狀態(tài)，當主機請求自己數(shù)據(jù)發(fā)送時,，主機進入接收狀態(tài),，被選中的從機進入發(fā)送狀態(tài),，將信息發(fā)送給主機,。

RS485接口傳輸?shù)男盘栯m然是差分信號，但是我們在日常應用的時候,，還是需要將其轉換為TTL串口送入單片機去處理的,。

常用的RS485轉TTL串口的芯片有MAX485系列芯片，這個系列芯片中包含了多種其它型號的芯片,，這些芯片使用方法一模一樣,，引腳Pin-to-Pin兼容，其原理圖為：

這些芯片的區(qū)別也是存在的,，主要的區(qū)別主要在傳輸速率,，支持的最大節(jié)點數(shù)等。

MAX485/MAX487系列的芯片,，其中的A（Pin6）和B（Pin7）用來傳輸RS485差分信號,，一個總線網(wǎng)絡中的兩個端節(jié)點需要借一個120Ω的匹配電阻。

VCC（Pin8）和GND（Pin5）分別是電源和地,，輸入電壓為4.75V ≤ VCC ≤ 5.25V,。

RO（Pin1）是數(shù)據(jù)輸出，其實轉換成TTL之后就是TTL的RXD,，DI（Pin4）是數(shù)據(jù)輸入,，轉換成TTL之后，就是連接TTL的TXD,。

RE（Pin2）是接收數(shù)據(jù)使能,，DE（Pin3）是發(fā)送數(shù)據(jù)使能。前面我們說過,，由于RS485是半雙工的,，因此需要通過MCU來控制整個數(shù)據(jù)的流向,，這兩個信號一個是互斥的，因此我們?yōu)榱斯?jié)約IO口和收發(fā)邏輯不沖突,，因此使用時都將這兩個引腳接到同一個IO口,，這樣，當IO口為1時,，DE有效,，此時RS485總線上的信號是單片機TXD信號轉成的差分信號，當IO口為0時,，RE有效,，此時的單片機RXD引腳一直在監(jiān)控RS485總線上的數(shù)據(jù)。