01----RS485与RS232通讯协议

我和玲佑有个约

第一：硬件层协议

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5 l/ i! t1 K$ Y9 b* e' o# C& T通讯协议主要是实现两个设备之间的数据交换功能，通讯协议分硬件层协议和软件层协议。硬件层协议决定数据如何传输问题，比如要在设备1向设备2发送0x63，0x63的二进制数为0110 0011，这8个二进制数从设备1传输到设备2，涉及到1怎么传，0怎么传的问题，这就是硬件层要解决的问题。
1 i& d5 M  F& ?硬件层协议目前比较多见的有RS-232、RS-485、SPI、IIC等。RS-232规定，线上的电压为x伏都表示传输的是0，y伏传输的则是1。再者，比如要选择多少条线传输数据，选择什么材质的线传输输入，这些也属于硬件层协议约束的。


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第二：RS-485通讯协议
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MCU管脚输出TTL电平,TTL电平的意思是，当MCU管脚输出0电平时，一般情况下电压是0V，当MCU管脚输出1电平时，电压是5V。因TTL电平的是由一条信号线，一条地线产生，信号线上的干扰信号会跟随有效信号传送到接收端，使得有效信号受到干扰，485通讯实际上是把MCU出来的TTL电平通过硬件层的一个转换器芯片进行转换:
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1 O; A) _; s5 i6 x, P把MCU出来的一条的TTL信号经过芯片转换为两根线(线A、线B)上的信号。当MCU给转换器输入低TTL电平时，转换器会使得B的电压比A的电压高，反之，A的电压比B的电压高。
; L5 `, J8 Y$ |3 E0 F485协议规约两条电平线上差值为多少表示0或者1，电压是通过仪表可以测量得到的，所以说RS-485是硬件层协议。
485协议的接收端可能是另一个MCU，MCU管脚也只接受TTL电平，转换芯片过来的是两条线的电压，所以需要对此两条线差分电压转换为TTL电平。
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把TTL转为485，实质是一个集成芯片，其间无任何程序代码，纯粹硬件逻辑。同理，将485电平转为TTL也是如此。现在很多芯片把接收和转换都集成到一块IC，注意，转换器和接收器依旧是没有同时工作的，常见的转换芯片是MAX485。
" [) D/ }$ r) _; K* @可以这样理解，硬件层协议是公路，路的目的是为了让车辆能够过去。

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8 l2 Z# ^& p/ x" |* R7 Y第三：RS485半双工通讯

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, s: Q$ D8 i$ T首先了解什么是单工通讯，单工通讯是指数据只能朝着一个方向传输的通讯方式。而半双工通讯则是指对于通讯两端，不能同时相对方法发送数据，必须错开时间段发送。
RS-485的通讯线只有2条，且这两条通讯线在一次传输中都需要用到，因此485只可实现半双工通讯。485实现半双工通讯，会遇到一个问题，MCU1向MCU2发数据时，并不知道线上是否正传来MCU2数据，因为没有其他线可用来判断对方的收发状态，那么可能也会导致数据冲突。因此，RS-485要实现半双工通讯，就需要上层的软件协议加以规约，也就是做到”不能你想发数据就发数据”。可以理解，软件层协议就好像交通规则，它能让数据有序传输。
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$ t! ?4 X6 U8 N/ e, j/ b2 P2 b' [1 w- C第四：RS232通讯
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       RS-232是美国电子工业联盟制定的串行数据通信接口。现在RS232接口常用于仪器仪表设备，PLC以及嵌入式领域当作调试口来使用。
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7 d+ A8 \9 w% l8 `0 q1 C. k第五：RS232接口形态   
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' f3 t1 Y  w& P按照引脚数量分类有两种：
25pin–DB25 协议标准推荐的接口类型
由于接口物理尺寸较大，很少使用，此处不做具体介绍。
9pin—DE9（通常误叫做DB9） 自IBM PC/AT开始改用9针连接器起，目前是主流接口形态。9针RS232接口按照接口类型，又可以分为：
. w! D# ^8 ?1 Y* ^% d" }$ r公头（Male）：带针脚
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- ~9 ^2 d* W9 ]- F母座（Female）:带孔座





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  j( ]9 }7 q8 v9 Z, H3 @' @5 j6 w其中DTR/DSR和RTS/CTS用于硬件流控。
9 w- X8 K+ V; v! F4 x1 Z# z2 l, w      DTR/DSR状态表明DTE和DCE处于可用状态，有时候设备上电这两个信号即有效，表示设备本身可用使用，但要开始进行数据传输通讯，则需要RTS/CTS流控信号。
      RTS即DTE发送数据时，该信号有效（ON），向DCE请求发送数据；CTS是对请求发送RTS信号的响应，当DCE已经准备好接收数据时，该信号有效（ON），通知DTE可用使用TXD发送数据了。
比如A向B发送数据简单如下逻辑：
A先设置RTS为1，表示要发数据给B
B检测到RTS为1，先看看自己是否准备好：
' v, {- d  C, A5 d5 F, @! E! H如果准备好，就设置CTS为1表示A可用发数据给B了
$ r* m7 ~0 E/ j5 R, b如果没有准备好，继续处理自己的数据。弄完了，再将CTS设置为1，让A发数据
A发现CTS置1了，将数据通过TXD信号线发送出去
A每发送一次数据给B之前，都会继续上面的逻辑
, D, R/ l. \" f/ ?3 {, Y- s9 r, DA发送完数据后，就将RTS置0，表示数据发送完毕
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第六：RS232硬件连接方式

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$ ]  @4 ^+ o, ?) {1 o连接分为3种
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; B1 R# w  H9 h7 b) y8 Z第一种：9线方式连接示意图

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第二种：5线方式连接示意图

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第三种：3线式连接示意图
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0 P% U1 L( c% a4 v3 ~. J注：3线连接中，DTE使用TXD和RXD两条数据线，无法实现硬件流控功能，在做大量数据传输应用时，建议使用5线或9线连接方式。


- z! r- ?1 M) Q3 l# Q第七：电平及时序
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下图是使用RS232接口按照UART串口协议进行传输，UART协议具体请参考 UART详解。图中传输的数据为0100 1011b 即0x4B，按照1bit开始位，8bit数据位，1bit停止位格式传输。

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第八：最大通讯距离及速率

协议最初规定设备最大速率为20kbps。




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6 u1 W% U4 j, S; \* z! }% P注：协议规定最大速率为20kbps，现在看来这个速率已经很低了。一些芯片制造商已经做出了高速率的芯片驱动，具体速率上限请查看器件手册。

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