学习串行通信

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[8-1] 串口通信_哔哩哔哩_bilibili

智谱清言

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串口（Serial Port）：

串口是一种应用非常广泛的通讯接口，串口成本低，容易使用，通信线路简单，可实现两个设备的互相通信。

串口是计算机或其他设备上用于串行通信的接口。它允许数据一位接一位地顺序传输，与并行通信不同，后者同时传输多位数据。串口通常用于连接各种外部设备，如调制解调器、条形码扫描器、传感器、工业设备等。

串口的一些特点包括：

• 数据传输速率：串口的数据传输速率可以从几十到几兆比特每秒不等。
• 接口标准：最常见的串口标准是RS-232，但还有其他如RS-485、RS-422等。
• 信号线：RS-232串口通常包括接收线（RX）、发送线（TX）、地线（GND）以及控制信号线（如RTS、CTS、DTR、DSR等）。

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单片机的串口可以使单片机与单片机，单片机与电脑，单片机与各式各样的模块互相通信，极大的扩展了单片机的应用范围，增强了单片机系统的硬件实力。

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串行通信（Serial Communication）：

串行通信是一种数据传输方式，其中数据位按顺序一个接一个地发送。这种通信方式只需要一对传输线（在某些情况下可能需要更多，如全双工通信），因此比并行通信更简单、成本更低，尤其是在长距离通信中。

串行通信的关键特点包括：

• 位序：数据按照一定的顺序发送，通常是先发送最低有效位（LSB）或最高有效位（MSB）。
• 同步与异步：串行通信可以是同步的，也可以是异步的。同步通信需要一个时钟信号来同步发送和接收设备；而异步通信则不需要时钟信号，它使用起始位和停止位来界定每个数据帧。
• 错误检测：串行通信通常包括错误检测机制，如奇偶校验位，来确保数据的准确性。

串行通信的常见应用包括：

• 调制解调器通信：通过电话线进行数据传输。
• 工业控制：连接传感器、执行器和其他工业设备。
• 串行设备接口：如USB到串口转换器，用于连接旧式串口设备到现代计算机。

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51单片机内部自带UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)(通用异步收发器)，可实现单片机的串行通信。

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单片机与电脑通信：

电脑端使用usb转串口。

DB9接口

USB接口通过USB转串口模块与串口进行通信。

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USB接口--->串口  

TXD:transmit exchange data 发送交换数据

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在电子电路中，VCC和GND是两个非常重要的术语，它们分别代表不同的概念：

1. VCC：

   • 定义：VCC通常表示电路的供电电压。它来自于“Collector Voltage”或“Circuit Voltage”的缩写。在双极型晶体管（如NPN晶体管）的电路中，VCC通常指的是集电极电源电压。
   • 应用：在数字电路和模拟电路中，VCC可以理解为电路中的+5V、+12V及其他正电压。它主要表示Bipolar电路的电源，其中“C”代表Collector（集电极）。在集成电路早期，通常只有NPN管，后来才集成进去PNP管。

2. GND：

   • 定义：GND代表电路中的地线或0线，是电路的参考点。它来源于“Ground”的缩写。
   • 应用：GND在电路图中和电路板上表示地线或0线，是电路中所有电压测量的参考点。对于电源来说，GND通常是电源的负极。但这个“地”并不总是真正意义上的地，它有时需要与大地连接，有时则不需要，这取决于具体的应用情况。

在电路设计中，VCC和GND的正确使用对于电路的性能和功能至关重要。VCC通常连接到外部电源电路，为电路提供所需的正电压，而GND则为电路提供一个稳定的参考点，确保电路中的电压和信号正确地传输和处理。

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电平标准不一致，机器容易烧坏，需要添加电平转换芯片。

台式机的DB9接口与单片机的DB9接口的电平是不一样的。如果要进行通信，需要电平转换芯片。

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如果说设备1和设备2都是独立供电，那么可以不接VCC

但如果设备1独立供电，设备2不可独立供电，则需要接VCC，让设备1为设备2供电。

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TTL电路，全称为晶体管-晶体管逻辑电路（Transistor-Transistor Logic），是一种数字集成电路。它采用双极型工艺制造，以其高速度和高功耗（相对于CMOS）以及品种多样而著称。TTL电路的核心元件是双极晶体管，这些晶体管被用来执行逻辑功能，提供开关功能。TTL电路的特点之一是，当门的输入未连接时，默认为逻辑高电平（1）。

TTL电路的发展经历了多个阶段，从六十年代的第一代产品开始，包括了SN54/74系列。这些系列根据工作温度的不同而有所区别，例如54系列的工作温度为-55～125摄氏度，而74系列为0～75摄氏度。随后的发展中，出现了低功耗系列（lttl）、高速系列（HTTL）、肖特基箝位系列（STTL）和低功耗肖特基系列（LSTTL）等。由于LSTTL和ALSTTL的电路延时功耗积较小，STTL和ASTTL速度很快，因此获得了广泛的应用。

TTL电路的分类非常多样，大约有400多个品种，主要包括门电路、译码器/驱动器、触发器、计数器、移位寄存器、单稳、双稳电路和多谐振荡器等。此外，还有加法器、乘法器、奇偶校验器、码制转换器、线驱动器/线接收器、多路开关和存储器等。

在TTL逻辑电平方面，大多数系统依赖于3.3V或5V TTL电平。TTL电路的阈值电压电平是关键参数，例如标准5V TTL电平下的最小输出高电压（VOH）为2.7V，最小输入高电压（VIH）为2V，最大输出低电压（VOL）为0.4V，最大输入低电压（VIL）为0.8V。这些参数确保了TTL电路的可靠性和抗干扰能力。

总的来说，TTL电路在数字电子技术中占有重要地位，广泛应用于各种逻辑功能和电路设计之中

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DB9接口

DB9是一种物理连接器，它具有9个引脚（pins），通常用于串行通信设备。DB9接口是DE-9的俗称，其中“D”代表注册的插头（D-subminiature），而“9”代表接口的引脚数量。DB9接口广泛应用于串行通信，如RS-232、RS-422和RS-485等协议。

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两线压差：两根线的电压差值

RS485是一种串行通信协议，它采用差分信号传输方式，具有抗干扰能力强、传输距离远、速率高等特点，广泛应用于工业控制、网络通信等领域。以下是RS485差分传输的一些基本特点：

1. 差分信号：RS485使用两根信号线，分别称为A线和B线。差分信号传输是通过比较A线和B线之间的电压差来实现的。这种传输方式可以有效抑制共模干扰，提高信号传输的可靠性。

2. 半双工通信：RS485支持半双工通信，即数据可以在同一对线上双向传输，但同一时间只能单向传输。通过控制发送和接收的切换，实现数据的双向传输。

3. 多点通信：RS485网络支持多点通信，即多个设备可以连接到同一条总线上。通过地址编码或控制逻辑，实现设备之间的数据交换。

4. 传输速率：RS485的传输速率可达10Mbps，但在实际应用中，受传输距离和通信速率的限制，一般使用的速率在100Kbps到1Mbps之间。

5. 传输距离：RS485的传输距离可达1200米（速率低于100Kbps时），在高速传输时，距离会相应缩短。

6. 抗干扰能力：由于采用差分传输，RS485具有较强的抗共模干扰能力，适用于环境恶劣的工业现场。

7. 接口电路：RS485接口电路通常包括差分驱动器和差分接收器。差分驱动器负责将单端信号转换为差分信号并发送到总线上，差分接收器则将总线上的差分信号转换为单端信号。

8. 电气特性：RS485标准定义了电气特性，如驱动器输出电压、接收器输入电压范围、共模电压范围等，以确保不同设备之间的兼容性。

总之，RS485差分传输因其稳定性和可靠性，在工业控制、自动化等领域得到了广泛应用。

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RS485与DB9接口的关系

RS485协议并不规定必须使用特定的物理接口，而DB9接口也不限定必须用于某种特定的通信协议。然而，在实际应用中，RS485设备常常使用DB9接口作为物理连接器，因为DB9接口在串行通信设备中非常普遍。以下是RS485与DB9接口结合使用时的一些常见连接方式：

• 引脚2（RXD）：通常连接到RS485接收器的差分输入正端（A）。
• 引脚3（TXD）：通常连接到RS485驱动器的差分输出正端（A）。
• 引脚5（GND）：通常用作信号地。
• 引脚7（RTS）：在一些实现中，RTS（Request To Send）信号被用来控制RS485收发器的方向，即当RTS为高电平时，设备处于发送状态；当RTS为低电平时，设备处于接收状态。

需要注意的是，并不是所有的RS485设备都使用DB9接口，有些设备可能使用其他类型的连接器，如RJ45、端子块等。此外，RS485设备的具体引脚分配可能会根据制造商的设计而有所不同，因此在连接RS485设备时，最好查阅相关的硬件文档以确定正确的连接方式。

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TTL,RS232:传输距离最多十多米

RS232一般用于电脑间传输

RS485:传输距离最多1000米以上

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低电压，单片机

高电压，电脑

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51单片机不支持数据流控制

DB9接口中某些接口用于进行数据流控制

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