Uart串口與RS232串口的區(qū)別

　　Uart

　　通用異步收發(fā)傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通常稱作UART，是一種異步收發(fā)傳輸器，是電腦硬件的一部分。它將要傳輸?shù)?a href="http://wenjunhu.com/soft/special/" target="_blank">資料在串行通信與并行通信之間加以轉(zhuǎn)換。作為把并行輸入信號(hào)轉(zhuǎn)成串行輸出信號(hào)的芯片，UART通常被集成于其他通訊接口的連結(jié)上。具體實(shí)物表現(xiàn)為獨(dú)立的模塊化芯片，或作為集成于微處理器中的周邊設(shè)備。一般是RS-232C規(guī)格的，與類似Maxim的MAX232之類的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)幅度變換芯片進(jìn)行搭配，作為連接外部設(shè)備的接口。在UART上追加同步方式的序列信號(hào)變換電路的產(chǎn)品，被稱為USART（Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter）。

　　Uart工作原理

　　發(fā)送接收

　　發(fā)送邏輯對(duì)從發(fā)送FIFO 讀取的數(shù)據(jù)執(zhí)行“并→串”轉(zhuǎn)換?？刂七壿嬢敵銎鹗嘉辉谙鹊拇形涣鳎⑶腋鶕?jù)控制寄存器中已編程的配置，后面緊跟著數(shù)據(jù)位（注意：最低位 LSB 先輸出）、奇偶校驗(yàn)位和停止位。

　　在檢測(cè)到一個(gè)有效的起始脈沖后，接收邏輯對(duì)接收到的位流執(zhí)行“串→并”轉(zhuǎn)換。此外還會(huì)對(duì)溢出錯(cuò)誤、奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤、幀錯(cuò)誤和線中止（line-break）錯(cuò)誤進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)到的狀態(tài)附加到被寫入接收FIFO 的數(shù)據(jù)中。

　　波特率產(chǎn)生

　　波特率除數(shù)（baud-rate divisor）是一個(gè)22 位數(shù)，它由16 位整數(shù)和6 位小數(shù)組成。波特率發(fā)生器使用這兩個(gè)值組成的數(shù)字來決定位周期。通過帶有小數(shù)波特率的除法器，在足夠高的系統(tǒng)時(shí)鐘速率下，UART 可以產(chǎn)生所有標(biāo)準(zhǔn)的波特率，而誤差很小。

　　數(shù)據(jù)收發(fā)

　　發(fā)送時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入發(fā)送FIFO。如果UART 被使能，則會(huì)按照預(yù)先設(shè)置好的參數(shù)（波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位等）開始發(fā)送數(shù)據(jù)，一直到發(fā)送FIFO 中沒有數(shù)據(jù)。一旦向發(fā)送FIFO 寫數(shù)據(jù)（如果FIFO 未空），UART 的忙標(biāo)志位BUSY 就有效，并且在發(fā)送數(shù)據(jù)期間一直保持有效。BUSY 位僅在發(fā)送FIFO 為空，且已從移位寄存器發(fā)送最后一個(gè)字符，包括停止位時(shí)才變無效。即 UART 不再使能，它也可以指示忙狀態(tài)。BUSY 位的相關(guān)庫(kù)函數(shù)是UARTBusy（ ）

　　在UART 接收器空閑時(shí)，如果數(shù)據(jù)輸入變成“低電平”，即接收到了起始位，則接收計(jì)數(shù)器開始運(yùn)行，并且數(shù)據(jù)在Baud16 的第8 個(gè)周期被采樣。如果Rx 在Baud16 的第8 周期仍然為低電平，則起始位有效，否則會(huì)被認(rèn)為是錯(cuò)誤的起始位并將其忽略。

　　如果起始位有效，則根據(jù)數(shù)據(jù)字符被編程的長(zhǎng)度，在 Baud16 的每第 16 個(gè)周期（即一個(gè)位周期之后）對(duì)連續(xù)的數(shù)據(jù)位進(jìn)行采樣。如果奇偶校驗(yàn)?zāi)Ｊ绞鼓?，則還會(huì)檢測(cè)奇偶校驗(yàn)位。

　　最后，如果Rx 為高電平，則有效的停止位被確認(rèn)，否則發(fā)生幀錯(cuò)誤。當(dāng)接收到一個(gè)完整的字符時(shí)，將數(shù)據(jù)存放在接收FIFO 中。

　　RS232

　　個(gè)人計(jì)算機(jī)上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（Electronic Industries Association，EIA） 所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。通常 RS-232 接口以9個(gè)引腳 （DB-9） 或是25個(gè)引腳 （DB-25） 的型態(tài)出現(xiàn)，一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組 RS-232 接口，分別稱為 COM1 和 COM2。RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。RS-232-C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。

　　RS232缺點(diǎn)

　?。?）接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。

　?。?）傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20Kbps；因此在CPLD開發(fā)板中，綜合程序波特率只能采用19200，也是這個(gè)原因。

　?。?）接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。

　?。?）傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，實(shí)際上也只能用在15米左右。

　　RS232 與USB的特點(diǎn)和比較

　　RS-232與USB都是串行通信，但無論是底層信號(hào)、電平定義、機(jī)械連接方式，還是數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議等，兩者完全不同。 RS-232是一個(gè)流行的接口。在MS-DOS中，四個(gè)串行接口稱為COM1、COM2、COM3和COM4，而絕大部分windows應(yīng)用程序最多可以有4個(gè)外設(shè)，但是如果用戶要擴(kuò)充更多外設(shè)時(shí)，就必須要用插入式串行卡或者外部開關(guān)盒實(shí)現(xiàn)。 RS-232點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，一個(gè)串口只能連接一個(gè)外設(shè)。

　　而USB是一種多點(diǎn)、高速的連接方式，采用集線器能實(shí)現(xiàn)更多的連接。USB接口的基本部分是串行接口引擎SIE，SIE從USB收發(fā)器中接收數(shù)據(jù)位，轉(zhuǎn)化為有效字節(jié)傳送給SIE接口；反之，SIE接口也可以接收字節(jié)轉(zhuǎn)化為串行位送到總線。由于PC機(jī)串口的最高速率僅為115.2kbps，會(huì)形成一個(gè)速度瓶頸。RS-232系統(tǒng)包括2個(gè)串行信號(hào)路徑，其方向相反，分別用于傳輸命令和數(shù)據(jù)，而命令和狀態(tài)必須與數(shù)據(jù)交織在一起；而USB支持分離的命令和數(shù)據(jù)通道并允許獨(dú)立的狀態(tài)報(bào)告。 USB是一種方便、靈活、簡(jiǎn)單、高速的總線結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的RS-232接口相比，主要有以下特點(diǎn)：

　　（1） USB采用單一形式的連接頭和連接電纜，實(shí)現(xiàn)了單一的數(shù)據(jù)通用接口。USB統(tǒng)一的4針插頭，取代了PC機(jī)箱后種類繁多的串/并插頭，實(shí)現(xiàn)了將計(jì)算機(jī)常規(guī)I/O設(shè)備、多媒體設(shè)備（部分）、通信設(shè)備（電話、網(wǎng)絡(luò)）以及家用電器統(tǒng)一為一種接口的愿望。

　　（2） USB采用的是一種易于擴(kuò)展的樹狀結(jié)構(gòu)，通過使用USB Hub擴(kuò)展，可連接多達(dá)127個(gè)外設(shè)。USB免除所有系統(tǒng)資源的要求，避免了安裝硬件時(shí)發(fā)生端口沖突的問題，為其它設(shè)備空出硬件資源。

　?。?） USB外設(shè)能自動(dòng)進(jìn)行設(shè)置，支持即插即用與熱插拔。

　?。?） 靈活供電。USB電纜具有傳送電源的功能，支持節(jié)約能源模式，耗電低。USB總線可以提供電壓+5v、最大電流500mA的電源，供低功耗的設(shè)備作電源使用，不需要額外的電源。

　?。?） USB可以支持四種傳輸模式：控制傳輸、同步傳輸、中斷傳輸、批量傳輸，可以適用于很多類型的外設(shè)。

　　（6）通信速度快。USB支持三種總線速度，低速1.5Mbps、全速12Mbps和高速480Mbps。

　?。?）數(shù)據(jù)傳送的可靠性。USB采用差分傳輸方式，且具有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)功能，保證了數(shù)據(jù)的正確傳輸。

　?。?）低成本。USB簡(jiǎn)化了外設(shè)的連接和配置的方法，有效地減少了系統(tǒng)的總體成本，是一種廉價(jià)的簡(jiǎn)單實(shí)用的解決方案，具有較高的性能價(jià)格比。

　　RS-232應(yīng)用范圍廣泛、價(jià)格便宜、編程容易并且可以比其它接口使用更長(zhǎng)的導(dǎo)線，隨著USB端口的越來越普遍，將會(huì)出現(xiàn)更多的把USB轉(zhuǎn)換成RS-232或其它接口的轉(zhuǎn)換裝置。但是RS-232和類似的接口仍將在諸如監(jiān)視和控制系統(tǒng)這樣的應(yīng)用中得到普遍的應(yīng)用。對(duì)習(xí)慣使用RS-232的開發(fā)者和產(chǎn)品可以考慮設(shè)計(jì)USB/RS-232轉(zhuǎn)換器，通過USB總線傳輸RS-232數(shù)據(jù)，即PC端的應(yīng)用軟件依然是針對(duì)RS-232串行端口編程的，外設(shè)也是以RS-232為數(shù)據(jù)通信通道，但從PC到外設(shè)之間的物理連接卻是USB總線，其上的數(shù)據(jù)通信也是USB數(shù)據(jù)格式。采用這種方式的好處在于：一方面保護(hù)原有的軟件開發(fā)投入，已開發(fā)成功的針對(duì)RS-232外設(shè)的應(yīng)用軟件可以不加修改地繼續(xù)使用；另一方面充分利用了USB總線的優(yōu)點(diǎn)，通過USB接口可連接更多的RS-232設(shè)備，不僅可獲得更高的傳輸速度，實(shí)現(xiàn)真正的即插即用，同時(shí)解決了USB接口不能遠(yuǎn)距離傳輸?shù)娜秉c(diǎn)（USB通訊距離在5米內(nèi)。

　　Uart這里指的是TTL電平的串口；RS232指的是RS232電平的串口。

　　TTL電平是3.3V的，而RS232是負(fù)邏輯電平，它定義+5~+12V為低電平，而-12~-5V為高電平。

　　Uart串口的RXD、TXD等一般直接與處理器芯片的引腳相連，而RS232串口的RXD、TXD等一般需要經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換（通常由Max232等芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換）才能接到處理器芯片的引腳上，否則這么高的電壓很可能會(huì)把芯片燒壞。

　　我們平時(shí)所用的電腦的串口就是RS232的，當(dāng)我們?cè)谧鲭娐饭ぷ鲿r(shí)，應(yīng)該注意下外設(shè)的串口是Uart類型的還是RS232類型的，如果不匹配，應(yīng)當(dāng)找個(gè)轉(zhuǎn)換線（通常這根轉(zhuǎn)換線內(nèi)有塊類似于Max232的芯片做電平轉(zhuǎn)換工作的），可不能盲目地將兩串口相連。

　　另外再補(bǔ)充其他一點(diǎn)，在自己做串口線時(shí)，一般按照下面的規(guī)則制作：

　　PC 對(duì)應(yīng) 外設(shè)（例如某開發(fā)板）

　　GND ------- GND

　　RXD ------- TXD

　　TXD ------- RXD

　　CTS ------- RTS

　　RTS ------- CTS

　　通常是按照以上交叉一次就可以了，但如果開發(fā)板上的串口的RXD是與板上的CPU的TXD相連的，其他也類似的話，即說明已交叉了一次了，那么我們?cè)谥谱鞔诰€時(shí)就不需要按照以上的對(duì)應(yīng)關(guān)系做了，而是RXD對(duì)應(yīng)RXD，TXD對(duì)應(yīng)TXD，其他也一樣。