2.STM32之通信接口《精讲》之USART通信

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通过以上可以看出。根据电频标准，可以分为TTL电平，RS232电平，RS485电平，这些本质上都属于串口通信。有区别的仅是电平标准不一样，TTL电平3.3V代表逻辑1，0V代表逻辑0

你所提到的电平标准（TTL、RS232、RS485）确实是串口通信中常见的电压标准，它们本质上都涉及到数据传输中的电平定义，但它们在具体实现上有一些关键的差异。下面是每种电平标准的详细说明：

1. TTL电平（Transistor-Transistor Logic）

• 电压范围：
  • 逻辑1：+3.3V 或 +5V（通常为+5V）
  • 逻辑0：0V
• 特点：
  • TTL电平广泛用于微控制器、单片机等系统中，因其高电压（+5V）和较低的功耗而成为常见的通信方式。
  • TTL信号通常只能通过两根线传输，且电压变化速度较快。
  • 易于实现与逻辑电路直接兼容，但传输距离有限。

2. RS232电平（Recommended Standard 232）

• 电压范围：
  • 逻辑1（标识）：-3V 到 -15V
  • 逻辑0（空间）：+3V 到 +15V
  • （0V表示空闲状态）
• 特点：
  • RS232常用于点对点的串行通信，较长的传输距离和较高的抗干扰能力。
  • 电压较高，适用于较长的传输距离（几十米），并且常见于计算机与外设的连接（如调制解调器、串口打印机等）。
  • RS232信号传输是单端的，因此更容易受到噪声的干扰，尤其在长距离传输时。

3. RS485电平（Recommended Standard 485）

• 电压范围：
  • 逻辑1：+2V 到 +6V（差分信号）
  • 逻辑0：-2V 到 -6V（差分信号）
  • （0V表示空闲状态）
• 特点：
  • RS485使用差分信号，这意味着它使用两条信号线，并通过两线间的电压差来传输数据。相比单端信号传输，差分信号对噪声具有更强的抗干扰能力。
  • RS485支持更长的传输距离（最大可达1200米），并且能够实现多点通信，适用于多台设备的串行通信（如工业自动化、远程监控系统等）。
  • 需要注意的是，RS485的电平变化是差分的，即信号线之间的电压差决定逻辑1和逻辑0。

总结：

• TTL：用于短距离、高速通信，适合微控制器和简单设备之间的通信，电平标准是+5V（或+3.3V）。
• RS232：常见于计算机和外设之间的通信，适合中等距离传输，电平标准在±3V到±15V之间。
• RS485：适合长距离、多点通信，电平通过差分信号来传输，电压范围为±2V到±6V。

这三种电平标准都属于串口通信（Serial Communication），而它们之间的主要区别就在于电压范围、传输距离、抗干扰能力以及是否支持多点通信等方面

在串口通信中，数据帧（Data Frame）是数据传输的基本单位，通常由起始位、数据位、校验位和停止位组成。每个部分在数据传输中都有特定的功能。下面是各个部分的详细解释，并附上几个示例：

1. 波特率（Baud Rate）

• 定义：波特率表示串口通信的速率，单位是波特（baud），即每秒钟传输的符号（或比特）数量。波特率越高，传输速度越快。
• 常见波特率值：9600, 19200, 38400, 57600, 115200（bps）。
• 例子：波特率为9600，意味着每秒钟最多可以传输9600个比特。

2. 起始位（Start Bit）

• 定义：每个数据帧的开始通常由一个起始位来标识。起始位的电平通常固定为低电平（0），这有助于接收设备判断数据帧的开始。
• 作用：起始位是用来告诉接收方数据帧的开始位置。通常为1个比特。
• 例子：假设有一个数据帧，起始位就是数据帧的第一个信号，通常为低电平（0），如：0。

3. 数据位（Data Bits）

• 定义：数据位是实际传输的数据部分，通常包括5、6、7或8个比特（最常见的是8位）。它们按照顺序表示待传输的信息。
• 作用：数据位传输的是实际的信息，每一位为一个比特（0或1），并且通常低位先行，即数据的低位（LSB，Least Significant Bit）在前。
• 例子：假设我们传输的8位数据为10101010，那么数据位的内容就是10101010。

4. 校验位（Parity Bit）

• 定义：校验位是用于数据验证的一位，它根据数据位的值来决定。其目的是检查数据在传输过程中是否出现错误。常见的校验方式有奇偶校验（Even Parity、Odd Parity）和无校验（None）。
  • 无校验（None）：不使用校验位。
  • 奇校验（Odd Parity）：使得数据位和校验位的1的个数为奇数。
  • 偶校验（Even Parity）：使得数据位和校验位的1的个数为偶数。
• 作用：校验位能够帮助接收方验证接收到的数据是否正确。若检测到错误，则可以请求重新传输。
• 例子：如果数据位为10101010，并且使用偶校验（Even Parity），由于数据中1的个数是4个（偶数），因此校验位为0；若是奇校验（Odd Parity），校验位将是1，以使得1的个数为奇数。

5. 停止位（Stop Bit）

• 定义：停止位用于标识数据帧的结束，通常为高电平（1），它的作用是为接收方提供数据帧之间的间隔，确保数据的正确分割。
• 作用：停止位确保接收方能够正确地识别每个数据帧的结束位置，并准备接收下一个数据帧。停止位的长度通常是1、1.5或2个比特。
• 例子：在一个数据帧的最后，停止位是1个或2个比特的高电平（1）。例如，如果使用1个停止位，则数据帧的结束就是1。

数据帧的组成

假设我们使用8个数据位，1个校验位，1个停止位的配置，波特率为9600，下面是一个具体的例子：

示例1：无校验位

假设我们要发送的数据是10101010，以下是一个数据帧的组成：

• 起始位：0（低电平，标识数据的开始）
• 数据位：10101010
• 校验位：无（不使用校验位）
• 停止位：1（高电平，标识数据的结束）

因此，整个数据帧是：

复制代码

0 10101010 1

表示：起始位（0） + 数据位（10101010） + 停止位（1）

示例2：奇校验

假设我们要发送的数据是1100101，并且使用奇校验，则数据帧如下：

• 起始位：0
• 数据位：1100101
• 校验位：因为数据中1的个数是3个（奇数），为了使总数保持奇数，所以校验位为0。
• 停止位：1

因此，整个数据帧是：

复制代码

0 1100101 0 1

表示：起始位（0） + 数据位（1100101） + 校验位（0） + 停止位（1）

示例3：偶校验

假设我们要发送的数据是1010110，并且使用偶校验，则数据帧如下：

• 起始位：0
• 数据位：1010110
• 校验位：因为数据中1的个数是4个（偶数），为了保持偶数，校验位应为0。
• 停止位：1

因此，整个数据帧是：

复制代码

0 1010110 0 1

表示：起始位（0） + 数据位（1010110） + 校验位（0） + 停止位（1）

总结

• 波特率：定义串口通信速率（如9600bps、115200bps等）。
• 起始位：表示数据帧的开始，通常为低电平（0）。
• 数据位：传输的实际数据，常见为5到8位，低位先行。
• 校验位：用于验证数据的正确性，可以是奇校验、偶校验或无校验。
• 停止位：标识数据帧的结束，通常为1或2个比特的高电平（1）。

通过这些组成部分，串口通信能够确保数据的可靠传输。



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