UART和RS232/RS485的关系，RS232与RS485编程

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串口通讯是电子工程师和嵌入式开发工程师面对的最基本问题，RS232则是其中最简单最常用的通讯方式。但是初学者往往搞不清有关的名词如UART和RS232或RS485之间是什么关系，因为它们经常被放到语句中同等的位置使用。在百度搜索二者的区别，可以看到排在最前面的答案充斥着混淆的概念。就此，谈谈我对这几个概念的理解，希望能帮初学者厘清它们之间的关系。

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       通讯问题，和交通是一样的。串口通信，我们这里可以用公交来类比。

               

公交运行可以简单分成两个部分：

       1、车站

       2、公路

       其中车站决定了车上装什么（人），怎么发送（班次）等。

       当汽车跑在路上，就要遵守公路交通的规则，过桥有过桥的规则，高速有高速的规则，和车站没有关系了。

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回到串口通讯，其实，UART就相当于车站，而RS232/RS485则对应于公路的规则。

       UART，是通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），既然是“器”，显然，它就是个设备而已，要完成一个特定的功能的硬件，它本身并不是协议。那么它要完成什么功能呢？它的最基本功能，是串行数据和并行数据之间的转换。我们知道，计算机中的数据以Byte为基本单位，对一个Byte的存取是并行的，即，同时取得/写入8个bit。而串行通信，需要把这个Byte“打碎”，按照时间顺序来收发以实现串行。例如：

       内存中的数据是： 1 1 1 0 0 1 0 1

       串行发送的实际效果是（按时间排序【注1】）：

       1

       0

       1

       0

       0

       1

       1

       1

      接收则是上述过程的逆过程。

      这就是UART做的最基本工作，进一步的，它还要控制“发车的班次”，比如确认一个Byte的这8个bit是什么时候开始的，又是什么时候结束的，两个班次之间至少要隔多长时间的缓冲，等等。这一部分，也具有协议的特征，但是相对于道路上的协议，更具有一般性，或曰，是与车在什么道路上开，相对独立的。

       那么道路上的规定是什么样的呢？

       RS232/RS485，是两种不同的电气协议，也就是说，是对电气特性以及物理特性的规定，作用于数据的传输通路上，它并不内含对数据的处理方式。比如，最显著的特征是：RS232使用3－15v有效电平，而UART，因为对电气特性并没有规定，所以直接使用CPU使用的电平，就是所谓的TTL电平（可能在0~3.3V之间）。更具体的，电气的特性也决定了线路的连接方式，比如RS232，规定用电平表示数据，因此线路就是单线路的，用两根线才能达到全双工的目的；而RS485， 使用差分电平表示数据，因此，必须用两根线才能达到传输数据的基本要求，要实现全双工，必需用4根线。但是，无论使用RS232还是RS485，它们与UART是相对独立的，但是由于电气特性的差别，必须要有专用的器件和UART接驳，才能完成数据在线路和UART之间的正常流动。

        

RS232甚至规定了接口的具体样式，图为DB9接口

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      总结：从某种意义上，可以说，线路上存在的仅仅是电流，RS232/RS485规定了这些电流在什么样的线路上流动和流动的样式；在UART那里，电流才被解释和组装成数据，并变成CPU可直接读写的形式。

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      【注1】这里是例子是小端发送模式，是基本的串口传输方式，但是，大端模式的串口传输模式也是存在的，少见而已。

 

编程区别：

 

     Linux下串口编程沿袭了Unix的POSIX标准，编程时只要包含<termios.h>，然后调用tcgetattr tcsetattr等函数，就可以完成对串口波特率，启停位，校验方式等的设置。

          有人会问，这些设置里，看不到对RS232或者RS485的区分啊，对于这两种协议没有编程的区别吗？

          其实，看了我这篇讲UART和RS232和RS485关系的文章的话，就会理解：RS232和RS485定义是电气特性，影响的是数据在线路上的传输过程，RS232和RS485的收发器通过UART才能被CPU访问，所以，只要控制了UART，就可以控制串口的传输方式，而所谓的编程其实就是对UART编程，所以RS232个RS485从程序员视角是不可见的。

          “那你就直接说RS485和RS232编程上没有区别不就完了？”

          问题是，实际总比理论复杂，这里有一种例外：

          RS232用两根线实现全双工，两根线各做各的，互不影响，可以同时进行；RS485虽然可以用四根线实现全双工，但是实际应用中比较少见，更常见的是只用两根线实现半双工，这样一来，就涉及到“收状态”和“发状态”的切换，这一切换又涉及两种情况：

          1、驱动程序中已经含有对半双工情况下的接受切换，驱动程序会根据你读或写的动作，自动进行切换。这种情况下，RS485的编程就与RS232完全没有区别。

          2、驱动程序不带自动切换，此时，为了完成切换，必须使用额外的GPIO连接RS485收发模块的接受使能端，在接受、发送数据之前，首先对使能端置位，使之处于正确的“接收”或“发送”状态。