串口通信是什么，常見(jiàn)的問(wèn)題以及解決方法

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(duì)于處于嵌入式行業(yè)的我們來(lái)說(shuō)，是必不可缺的一部分，在剛開(kāi)始學(xué)習(xí)單片機(jī)時(shí)，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(jiàn)的串口通信的時(shí)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(gè)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(shí)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(wèn)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(hào)就是作為數(shù)據(jù)信號(hào)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(shí)發(fā)送和接收。 最常用的還是232和485通信。

串口通信常見(jiàn)問(wèn)題及解決

串口作為工程師日常開(kāi)發(fā)時(shí)的非常重要的一個(gè)角色，也時(shí)常會(huì)碰到很多問(wèn)題，深受各種折磨，接下來(lái)就來(lái)說(shuō)說(shuō)平時(shí)串口通信中常見(jiàn)的問(wèn)題以及解決方法。 通常我們調(diào)試串口通信碰到問(wèn)題時(shí)，需要用到一個(gè)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(guò)以下方法自測(cè)：

1、將USB轉(zhuǎn)TTL中的TX、RX使用杜邦線或是跳線帽短接。 打開(kāi)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(lái)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(méi)有問(wèn)題后，即可繼續(xù)排查通信問(wèn)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(méi)有任何反應(yīng)。解決方法：當(dāng)碰到如上問(wèn)題時(shí)，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(gè)基準(zhǔn)0電平，如果沒(méi)有共地的話，那極有可能會(huì)出問(wèn)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(gè)易于開(kāi)發(fā)并且速度可調(diào)的一個(gè)的通信協(xié)議，其中我們大部分都會(huì)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(méi)有固定的時(shí)間要求，每個(gè)字符中的每一位以固定的時(shí)間傳送。這就意味著，如果你使用一個(gè)較為高的波特率的速度去與一個(gè)較為低的波特率的速度去通信的話，那極大可能會(huì)導(dǎo)致低波特率設(shè)備無(wú)法讀取到通信時(shí)的空閑信號(hào)的跳變信息。 在這里筆者用一個(gè)比較極端例子進(jìn)行說(shuō)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(shí)，但是A設(shè)備的波特率為9600，B設(shè)備為921600，就會(huì)出現(xiàn)以下情況： 當(dāng)B設(shè)備向A設(shè)備發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)時(shí)，B設(shè)備從發(fā)送到結(jié)束所需用的時(shí)間為1/921600*(8+1+1)=10.8us，而相同的A設(shè)備發(fā)送/接收一個(gè)字節(jié)的時(shí)間為(8+1+1)/9600=1.04ms，試問(wèn)，像這種相差數(shù)倍的時(shí)間，當(dāng)高波特率發(fā)送給低波特率設(shè)備時(shí)，很有可能低波特率設(shè)備壓根就不會(huì)認(rèn)為發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)流是一串?dāng)?shù)據(jù)，因?yàn)閴焊鶝](méi)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(huì)被認(rèn)為是錯(cuò)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(wèn)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(wú)問(wèn)題，也要確保模塊沒(méi)有處于透?jìng)鞯忍厥馇闆r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(lái)確保模塊正常。其實(shí)大部分碰到這種問(wèn)題的時(shí)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(wèn)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(wú)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(shí)，掃描波特率參數(shù)，是自適應(yīng)，屏通信可能參數(shù)沒(méi)有設(shè)備好。另外，還需注意，有時(shí)可能會(huì)使用一些串口助手發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)與控制器通信，有些串口助手的奇偶校驗(yàn)會(huì)不起作用。 一個(gè)設(shè)備是232，另一個(gè)設(shè)備是422，沒(méi)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(hào)傳輸?？梢詫?22的Rx+與232的TX對(duì)接，422的RX-與232的GND對(duì)接；將422的TX+與232的RX對(duì)接，422的TX-與232的GDN對(duì)接。422設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)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(hào)給到422，422就可以接收到數(shù)據(jù)。 能否實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主站通過(guò)485訪問(wèn)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(gè)主站訪問(wèn)一個(gè)ModBus設(shè)備。 換屏后無(wú)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。

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