在硬件中经常提到的UART到底是什么？485又是什么？
在硬件中经常提到的UART到底是什么？485又是什么？
在当今硬件高速接口层出不穷，但串口通信作为一种经典的技术，依然在工业控制、嵌入式开发、设备调试等领域起着关键的重要作用。理解 UART、RS-232、RS-485 等概念，是硬件开发的重要基础。
一、 什么是 UART？
UART：通用异步收发传输器。它是一种硬件设备，用于实现异步串行通信。
异步：通信双方没有统一的时钟信号进行同步。这意味着发送器和接收器必须事先约定好相同的通信参数（主要是波特率），依靠数据帧本身的起始位和停止位来界定一个数据单元。
串行：数据一位一位地按顺序在单根数据线上传输。与一次传输多个比特的“并行通信”相比，串行通信使用的线缆更少，抗干扰能力更强，适合长距离传输。
1.关键特点
两条数据线：
TX：数据发送线。
RX：数据接收线。
重要原则：要实现通信，一方的 TX 必须连接到另一方的 RX。
通信参数要一致：
波特率：数据传输的速率，单位 bps。常见值有 9600, 115200 等。表示每秒传输的比特数。如波特率是9600，则表示每秒传输9600bit的数据。
数据位：每个数据帧中包含的实际数据长度，通常是 5、6、7、8 位。最常用的是 8 位。
停止位：用于标志一个数据帧的结束，可以是 1、1.5 或 2 位。最常用的是 1 位。
校验位：用于简单的错误检测，可以是奇校验、偶校验或无校验。
标准数据帧格式：
一个标准的 UART 数据帧由以下部分组成：
起始位：总是 1 个比特的低电平，表示一帧的开始。
数据位：紧接着起始位，是实际要传输的数据，低位在前。
校验位：可选的错误校验位。
停止位：总是高电平，表示一帧的结束。
全双工通信：
TX和RX可以同时进行数据的发送和接收
UART本身只是一种控制器，它定义的是数据打包和解包方式，以及时序。它产生的信号是TTL电平。
二、UART TTL
我们常说的 UART TTL，指的就是 UART 控制器直接输出的信号。这里的“TTL”指的是其电气电平标准
那么，什么是电平？
逻辑 1：高电平，通常是 3.3V 或 5.0V（取决于芯片的供电电压）。
逻辑 0：低电平，通常是 0V。
一般用于单片机（如STM32）与主控板或者PC进行通信。优点是简单、方便，直接与微处理器接口。缺点是抗干扰能力差，容易受到外部噪声影响。传输距离非常短，通常不超过几十厘米。
三、 RS-232
RS-232是由美国电子工业联盟制定的一种串行通信标准。它定义了电气特性、机械特性（接口形状）、信号功能等。最常见的就是我们平时用的电脑后面的9 针COM口就是RS-232接口。
电平定义（与 TTL 完全相反！）：
逻辑 1：-3V 至 -15V（称为负电压）。
逻辑 0：+3V 至 +15V（称为正电压）。
接口与线缆最常见的是 DB9 接口。除了 TX 和 RX，还定义了如 RTS、CTS、DSR、DTR 等硬件流控制信号线，用于协调数据传输。设备间连接通常使用交叉线缆（也称 Null Modem 电缆），即一端的 TX 接另一端的 RX。
传输距离：理论上可达 15 米（在较低波特率下可能更长）。
通信方式：全双工。
连接方式：点对点，即一个驱动器（主机）只能连接一个接收器（从机）。
优点：相比 TTL，抗干扰能力显著增强，传输距离更远，成为了多年的工业标准。
缺点：电平电压高，电路相对复杂；传输速率和距离仍然有限；点对点结构在需要连接多个设备时很不方便。
四、RS-485
RS-485是为工业环境而生；
核心特点：
差分信号传输：使用两根线 A 和 B 来传输一个信号。
逻辑状态由这两根线之间的电压差来决定：
逻辑 1： (A - B) < -200mV
逻辑 0： (A - B) > +200mV
差分信号的优点是极强的抗共模干扰能力。外部的噪声会同时作用于 A 和 B 线，电压差基本不变，从而被接收器忽略。
通信方式：半双工。在同一时刻，只能有一个设备作为主站发送数据，其他设备作为从站接收。需要方向控制。
连接方式：多点总线结构。一条总线上可以挂接多达 32个 甚至通过中继器扩展到 256个 收发器。所有设备共享同一对数据线 A 和 B。
电平定义：逻辑 1 和 0 由差分电压决定，电平幅度通常在 -7V 至 +12V 之间。
传输距离：理论上可达 1200米（在较低波特率如 9600bps 下）。
传输速率：最高可达 10Mbps（在短距离内）。
那么，我们日常硬件开发或调试的时候，如何选择呢？
芯片间短距离通信：直接使用 UART TTL，简单高效。譬如我们用的IC卡刷卡模组、测温模组、二维码模组等直接连接主控板。
设备调试、连接老式设备：使用 RS-232，通用性强。
工业环境、长距离、多设备组网：RS-485 是不二之选。譬如远距离的温湿度传感器、中心主机控制单元部分以及PLC、远程控制等等场景。
