嵌入式硬件通信接口協(xié)議：UART（二）不同電氣規(guī)范下的標(biāo)準(zhǔn)

　　在上一篇《嵌入式硬件通信接口協(xié)議-UART(一)協(xié)議基礎(chǔ)》中，簡(jiǎn)單而細(xì)致描述了UART的各個(gè)配置項(xiàng)以及通信過程的信號(hào)時(shí)序，此篇將繼續(xù)介紹UART接口在不一樣的電氣特性下，所使用的一些接口規(guī)范。

　　一、 簡(jiǎn)介

　　實(shí)際上UART只是對(duì)信號(hào)時(shí)序進(jìn)行定義，而未定義其電氣特性。在不一樣的應(yīng)用場(chǎng)景下，不同的走線空間，不同程度干擾的惡劣環(huán)境，不同的平臺(tái)和和設(shè)備間，要使用UART進(jìn)行通信，信號(hào)管腳的電氣特性差異就是個(gè)很大的障礙，并且在很多低功耗設(shè)備的信號(hào)電平一般都較低(小于5V)，因此，應(yīng)對(duì)不一樣的應(yīng)用場(chǎng)景和環(huán)境，而制定出不一樣的電氣特性協(xié)議。

　　二、 UART在不同電氣規(guī)范下的接口

　　對(duì)于不同平臺(tái)或者使用環(huán)境，信號(hào)管腳的電氣特性依次可以分為

　　TTL/CMOS、RS232、RS422、RS485。

　　(一) TTL/CMOS

　　TTL電平，邏輯“0”等于0V電壓，邏輯“1”等于+5V電壓。

　　CMOS電平，邏輯“0”接近0V電壓，邏輯“1”接近電源電壓(3.3V或其他)。

　　TTL電路與CMOS電路比較

　　1)TTL電路是電流控制器件，而CMOS電路是電壓控制器件。

　　2)TTL電路的速度快，傳輸延遲時(shí)間短(5-10ns)，但是功耗大。

　　CMOS電路的速度慢，傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng)(25-50ns)，但功耗低。

　　CMOS電路本身的功耗與輸入信號(hào)的脈沖頻率有關(guān)，頻率越高，芯片即越熱，這是正常現(xiàn)象。

　　常見的，在嵌入式開發(fā)時(shí)，UART的電平信號(hào)由MCU芯片決定。

　　日常的開發(fā)過程中，MCU管腳上的UART通信電平就是TTL/CMOS電平信號(hào)。

　　(二) RS-232

　　RS232完整縮寫EIA-RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA是Electronic Industry Association代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)，RS是Recommended Standard 推薦標(biāo)準(zhǔn)，232表示標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示第三次修改。

　　它是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。

　　由此可見，RS232才是UART的鼻祖!

　　RS232對(duì)電氣特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。

　　在TxD和RxD信號(hào)管腳上：

　　邏輯“1”電壓范圍-3V～-15V

　　邏輯“0”電壓范圍+3～+15V

　　在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：

　　信號(hào)有效(接通，ON狀態(tài)，正電壓)電壓范圍+3V～+15V

　　信號(hào)無效(斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)電壓范圍-3V～-15V

　　可見RS232的信號(hào)管腳特性為負(fù)邏輯電平的信號(hào)。

　　具體可以觀察如下一張MAX232芯片的數(shù)據(jù)波形：

　　上述的示波器截圖中，通道1(橙色)是RS232電平，通道2(綠色)是UART電平。

　　通道2的波形是數(shù)據(jù)輸出的bit流逐一對(duì)應(yīng)的電平。

　　bit流依次是起始位“0”、數(shù)據(jù)“0011，1011”(即DigCore的標(biāo)志0xDC的二進(jìn)制LSB排列)、奇校驗(yàn)位“0”、停止位“1”，最后引腳處于高電平的空閑態(tài)。