串口的基本定义以及RS232,RS485和UART，USAT，SPI的联系和区别

1.什么是串口

一个bit一个bit传输数据的方式称之为串口（串行接口）

2.串口的种类

同步串口：带有同步时钟线的串口传输方式

异步串口：不带同步时钟线的串口传输方式，需要双方约定传输速度

3.串口的组成

串口由物理电气层和协议层组成

3.1物理电气层：

规范电气参数，例如：高（1）的电平范围，低（0）的电气范围，线数以及接法，数据传输方式。

3.1.1常见的电平标准

简要说明常遇到的电平标准：TTL、RS232、RS485、RS422

3.1.1.1TTL

    供电范围在0~5V；如74系列都是5V供电

    对输出：大于2.7V是高电平；小于0.5V是低电平

    对输入：大于2V是高电平；小于0.8V是低电平

    注意:TTL电平输入脚悬空时内部认为是高电平，且TTL电平输出不能驱动CMOS电平输入。

3.1.1.2、LVTTL

    是TTL的一种低功耗的变种，对LVTTL可根据电压的高低分为2.5 LVTTL 和 3.3 LVTTL

3.1.1.2.1 、LVTTL3.3

    供电电压通常小等于3.3V

    对输出：大于2.4V是高电平；小于0.4V是低电平

    对输入：大于2V是高电平；小于0.8V是低电平

3.1.1.2.2 、LVTTL2.5

    供电电压通常小等于3.3V

    对输出：大于2.0V是高电平；小于0.2V是低电平

    对输入：大于1.7V是高电平；小于0.7V是低电平

       通常在许多处理器芯片都是用的LVTTL标准。

3.1.1.3CMOS

    供电范围在3~15V；如4000系列（4011与非门）

    假设5V供电

    对输出：大于4.6V是高电平；小于0.05V是低电平

    对输入：大于3.5V是高电平；小于1.5V是低电平

3.1.1.4、RS232

    对输出：输出“1”时的电平应在-5～-15 V之间，输出“0”时的电平应在+5～+15 V之间

    对输入：输入电平在-3～-15 V之间被认为“1”，在+3～+15 V之间被认为“0”

    当线路上不传送数据（空闲）时，发送器输出为“1”

3.1.1.5、RS485

    对输出：逻辑"1"以两线间的电压差为+（2 至6）V 表示；逻辑"0"以两线间的电压差为-（2 至6）V 表示。

    对输入：A比B高200mV以上即认为是逻辑"1",A 比B 低200mV 以上即认为是逻辑"0"。

    485相对于232而言：最高传输速率高（但传输速率越高传输距离越短）；采用差分法来传输信号，对共模干扰具有更强的抗干扰力；RS485允许连接128个收发器，具有多机通讯能力。

3.1.1.6、RS422

    电气特性与RS485一致；

    RS485的差分发送口与自身的差分接收口同相并联，多点间通过RS485只需要一对线，而RS422的发送口与接收口不同，如若将其并连就变成了RS485。这也就造成了RS422支持全又工的方式工作，而RS485只能以半双工的方式工作，进而数据通信速率。

参考：常见的电平标准_各种电平标准和含义_snaking616的博客-CSDN博客

3.1.1.7、USB

USB--信号线，D+比D-大200mV时为1，D-比D+大200mV时为0，属差分信号.（USB比较复杂，具体参考网络相关资料）

3.2常见的协议层

3.2.1UART（通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通常称为UART)）

空闲位:数据线在空闲状态的时候为逻辑“1”状态,也就是高电平,表示没有数据线空闲,没有数据传输。

起始位:当要传输数据的时候先传输一个逻辑“0”,也就是将数据线拉低,表示开始数据传输。

数据位:数据位就是实际要传输的数据,数据位数可选择 5~8 位,我们一般都是按照字节传输数据的,一个字节 8 位,因此数据位通常是 8 位的。低位在前,先传输,高位最后传输。

奇偶校验位:这是对数据中“1”的位数进行奇偶校验用的,可以不使用奇偶校验功能。

停止位:数据传输完成标志位,停止位的位数可以选择 1 位、1.5 位或 2 位高电平,一般都选择 1 位停止位。

波特率:波特率就是 UART 数据传输的速率,也就是每秒传输的数据位数,一般选择 9600、19200、115200 等。例如数据位是8位的，我们称这8位为一个波。9600波特率是指1s中可以传输9600个波。比特率则是波特率*波比特，在该例子中比特率=波特率*波位数（8）

3.2.2USRT（USART的同步模式）

USART的synchronous模式的本质就是SPI，此说法来自ST官方文档"STM32MP1 - USART Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter InterfaceRevision 1.0"

具体可以参考：用USART接口代替SPI怎么做？

3.2.3SPI

后续补充

3.2.4CAN

后续补充

3.2.5MODBUS

后续补充

3.3总结

一种串口通讯由两部分组成，物理电气层以及协议层。物理电气层规定0以及1的电压范围，接线方式以及电气层面的内容。协议层是从电气层获取01组成的数据进行获取，校验，组合等一系列处理。最终的目的是获取到一个正确的有效的数据。