什么是串口通信？

串口，一般指異步串行接口（Serial Port），主要用于串行式逐位數據傳輸。串口對于處于嵌入式行業的我們來說，是必不可缺的一部分，在剛開始學習單片機時，我們最先學習的通信接口就是USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）——通用同/異步串行接收/發送器。其中最常見的串口通信的時序如下圖：有起始位、數據位、校驗位、停止位、波特率等幾個通信參數。

232 / 485/ 422通信

串口通信主要可分為232、485、422三種通信方式。

232通信

232通信主要是由RX、TX、GND三根線組成。RX接TX，TX接RX，GND接GND。發送和接收由不同的線路處理，所以能夠同時進行發送和接收數據，因此232是全雙工通信。

485通信

為了解決232通信距離受限問題，于是有了485通信。
485通信只需要+、-兩根線（也叫A、B兩根線），A、B兩根線的差分電平信號就是作為數據信號傳輸。發送和接收都用這兩根線，每次只能發送數據或者接收數據，因此485是半雙工通信。

422通信

422通信兼具232與485的特點，既能實現全雙工通信，又能增大傳輸距離。422也常被標注為485-4，而485被標注為485-2。因為485-2是2根線，485-4是4根線，下圖是422的示意圖。422將232的RX分成RX+和RX-，把TX分成TX+和TX-，實現同時發送和接收。
最常用的還是232和485通信。

串口通信常見問題及解決

串口作為工程師日常開發時的非常重要的一個角色，也時常會碰到很多問題，深受各種折磨，接下來筆者就來說說平時串口通信中常見的問題以及解決方法。通常我們調試串口通信碰到問題時，需要用到一個USB轉TTL、杜邦線（導線）等工具，首先我們應當保證自己的工具是正常的，可以通過以下方法自測：
1、將USB轉TTL中的TX、RX使用杜邦線或是跳線帽短接。打開串口調試工具，例如XCOM、SSCOM等，將波特率、停止位、校驗位等參數調至即將需要通信的模塊的參數，再去隨意發送一些數據，通常筆者是更傾向于使用16進制發送和接收，以此來保證數據中間或者結尾出現一些不可使用ASCII值直觀看到的數據，例如數據的結尾多了0x00，0x0a等。若確保自己的工具以及導線沒有問題后，即可繼續排查通信問題。

2、發現使用USB轉TTL與模塊之間明明已經反接了TX、RX，發指令給模塊之后卻沒有任何反應。解決方法：當碰到如上問題時，應當首先自檢工具，再檢查是否雙方共地，GND提供了一個基準0電平，如果沒有共地的話，那極有可能會出問題，其次是檢查雙方的串口參數是否一致，串口通信是一個易于開發并且速度可調的一個的通信協議，其中我們大部分都會使用UART——通用異步傳輸接收/發送器，串口異步通信也可稱為起止式異步通信，是直接以字符為單位進行傳輸的，字符之間沒有固定的時間要求，每個字符中的每一位以固定的時間傳送。這就意味著，如果你使用一個較為高的波特率的速度去與一個較為低的波特率的速度去通信的話，那極大可能會導致低波特率設備無法讀取到通信時的空閑信號的跳變信息。在這里筆者用一個比較極端例子進行說明：當雙方串口的參數的數據位都為8bit，停止位為1bit，校驗位為0bit時，但是A設備的波特率為9600，B設備為921600，就會出現以下情況：當B設備向A設備發送一個字節的數據時，B設備從發送到結束所需用的時間為1/921600*(8+1+1)=10.8us，而相同的A設備發送/接收一個字節的時間為(8+1+1)/9600=1.04ms，試問，像這種相差數倍的時間，當高波特率發送給低波特率設備時，很有可能低波特率設備壓根就不會認為發送過來的數據流是一串數據，因為壓根沒法解析到。

*收發波特率一致

*收發波特率不一致
因此串口通信一定要保證雙方波特率、停止位等參數一致。反之，低波率向高波特率發送數據就會被認為是錯誤的數據，也就是所謂的亂碼。3、發現雙方已經使用了相同的參數進行通信，但是通信依舊有問題，例如收到亂碼等。解決方法：首先應該降低波特率，先確保模塊與USB轉TLL均無問題，也要確保模塊沒有處于透傳等特殊情況下，也可以使用邏輯分析儀等工具進行排查，現在的很多邏輯分析儀是自帶數據分析的，可以由此來確保模塊正常。其實大部分碰到這種問題的時候，更建議優先查看USB轉TLL是否支持當前的工作模式。

其他問題：

電腦使用USB轉串口可以和設備通信，為何換成屏就無法與設備通信？
電腦使用USB轉串口連接設備，可能使用的是標準串口功能（除RX，TX，GDN外，還使用了其它引腳）；檢查接線方法是否正確；電腦與控制器或PLC通信時，掃描波特率參數，是自適應，屏通信可能參數沒有設備好。另外，還需注意，有時可能會使用一些串口助手發送測試數據與控制器通信，有些串口助手的奇偶校驗會不起作用。
一個設備是232，另一個設備是422，沒有轉換設備，怎么辦？232和422都是全雙工通信，422以一種差分信號傳輸。可以將422的Rx+與232的TX對接，422的RX-與232的GND對接；將422的TX+與232的RX對接，422的TX-與232的GDN對接。422設備發送數據時可以發送到232的RX上；232的TX發送數據后，由于TX和GND也形成了差分信號給到422，422就可以接收到數據。能否實現兩個主站通過485訪問ModBus設備？485通信基本上是一主多從，現階段還不能實現兩個主站訪問一個ModBus設備。換屏后無法再跟設備通信，怎么解決？首先需要確認接線是否正確，RX和TX是否兼容；其次檢查是否有接地線；除了RX，TX，GND，是否還有其它引腳需要短接；查看通信協議、波特率是否相同。

以上就是筆者總結的串口通信常見問題及解決方法，文中如有出錯之處，望指正，希望大家共同進步！