串口（UART/USART）通信原理-电气特性

        前面说过串口通信的原理，接下来谈谈UART通信几个具体方式。

        在此之前，先提几个概念，双工和单工，全双工和半双工。很好理解，单工指一方只能作发送或接收，不能既作发送端也作接收端。双工指既能作发送端，也能作接收端。全双工指在同一时刻既能发送且能接收。半双工指可以收发，但不能同时收发。

        前面说过用高低电平表示数据0/1，实际上并不准确，因为并不是简单的单一电平，根据电平的差别，UART存在以下几种标准应用。

RS232

1. 使用两根线，一根线发送，一根线接收，全双工通信
2. 通过各自线缆电平实现通信
3. 规定逻辑1电平-5V~-15 V，逻辑0电平+5 V～+15 V

RS422

1. 使用四根线，两根线发送，两根线接收，全双工通信
2. 收发线分别靠检测两根线缆电压差实现通信
3. 规定逻辑1电平+2V~+6 V，逻辑0电平-2 V～-6 V

RS485

1. 使用两根根线，两根线发送，两根线接收，半双工通信
2. 收发靠检测两根线缆电压差实现通信
3. 规定逻辑1电平+2V~+6 V，逻辑0电平-2 V～-6 V

        以上的标准确立时间是有先后顺序的，首先是RS232，那么为什么有了RS232后还要搞出RS422呢？

        首先，RS232是使用单根线进行数据传输的，逻辑信号完全靠单根线的电平去判断，但我们知道导线都是有电阻的，距离越长，压降越厉害，最后就可能导致电压达不到标准范围。虽然设计时已经给了一个很宽的电压范围了，但即便如此，传输距离一般也只有十几米。因为受干扰严重，过快的通信速率极易引起误识别，所以一般通信速率不高。除此以外，过高的电压在与其它器件配合时也会带来风险。

        基于上述缺点，RS422出现了，使用差分线电压来进行逻辑判断，这样距离拉长，两根线压降一致，压差不变，电压仍处于标准内，这就使得传输距离可以大大延长，可以达到10km之远。与此对应的，由于抗干扰能力增强，通信速度也有一定的提升。且差分电压标准下降，与TTL电平相差不大，也更安全。

        那么既然RS422这么好，又为什么会出现RS485呢。因为RS422有个很明显的缺点，那就是线太多。UART通信发送端TXD和接收端RXD需要互联才可以通信，RS232还好，只有两根线交叉一下就好，即便不知道线序，试两次也就可以了。但RS422有4根线，要想正确接线可得费点时间。除此以外，作为一个总线，RS422实在是太不方便扩容了，基本只用于点对点的通信。

        所以RS485出现了，它仅仅是将RS422的4线改成了2线，其它电平标准之类的都一样。因此，在通信距离和传输速度上与RS422基本一致。由于只有2线且使用差分电平，注定了RS485无法实现全双工的通信，但优点在于更加方便扩容了，多设备之间可以将各自485A，485B相连即可，不再需要交叉。

        虽然出现顺序有先后，但并不是后者完全取代前者的过程，它们各自在特定的场合下仍有最好的表现，所以具体用什么还得看需求了。