隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，很多小工具小細(xì)節(jié)都有他設(shè)計(jì)的道理，也許我門(mén)并不知道其中的用意，但這些用意一旦了解到，就會(huì)覺(jué)得是另一片神奇的領(lǐng)域。就如接口，現(xiàn)代社會(huì)很多電子產(chǎn)品都有接口，接口的設(shè)計(jì)規(guī)格是怎么樣的，接口還有串行接口，串行接口是怎么個(gè)原理，平平常常小細(xì)節(jié)的東西有很大的學(xué)問(wèn)，就像這個(gè)串行接口，通過(guò)以下介紹，希望可以了解下。

串行接口的定義介紹

串行接口簡(jiǎn)稱(chēng)串口，也稱(chēng)串行通信接口或串行通訊接口(通常指COM接口)，是采用串行通信方式的擴(kuò)展接口。串行接口 (Serial Interface) 是指數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送，其特點(diǎn)是通信線(xiàn)路簡(jiǎn)單，只要一對(duì)傳輸線(xiàn)就可以實(shí)現(xiàn)雙向通信(可以直接利用電話(huà)線(xiàn)作為傳輸線(xiàn))，從而大大降低了成本，特別適用于遠(yuǎn)距離通信，但傳送速度較慢。一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通訊方式稱(chēng)為串行通訊。串行通訊的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)位的傳送，按位順序進(jìn)行，最少只需一根傳輸線(xiàn)即可完成;成本低但傳送速度慢。串行通訊的距離可以從幾米到幾千米;根據(jù)信息的傳送方向，串行通訊可以進(jìn)一步分為單工、半雙工和全雙工三種。

串行接口的由來(lái)和串行接口連接器

串口的出現(xiàn)是在1980年前后，數(shù)據(jù)傳輸率是115kbps～230kbps。串口出現(xiàn)的初期是為了實(shí)現(xiàn)連接計(jì)算機(jī)外設(shè)的目的，初期串口一般用來(lái)連接鼠標(biāo)和外置Modem以及老式攝像頭和寫(xiě)字板等設(shè)備。串口也可以應(yīng)用于兩臺(tái)計(jì)算機(jī)(或設(shè)備)之間的互聯(lián)及數(shù)據(jù)傳輸。由于串口(COM)不支持熱插拔及傳輸速率較低，目前部分新主板和大部分便攜電腦已開(kāi)始取消該接口。目前串口多用于工控和測(cè)量設(shè)備以及部分通信設(shè)備中。

串行接口接口劃分標(biāo)準(zhǔn)

串口通信的兩種最基本的方式：同步串行通信方式和異步串行通信方式。

同步串行是指SPI(Serial Peripheral interface)的縮寫(xiě)，顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口。SPI總線(xiàn)系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息，TRM450是SPI接口。

異步串行是指UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通用異步接收/發(fā)送。UART是一個(gè)并行輸入成為串行輸出的芯片，通常集成在主板上。UART包含TTL電平的串口和RS232電平的串口。 TTL電平是3.3V的，而RS232是負(fù)邏輯電平，它定義+5~+12V為低電平，而-12~-5V為高電平，MDS2710、MDS SD4、EL805等是RS232接口，EL806有TTL接口。

串行接口按電氣標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議來(lái)分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。RS-232-C、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定，不涉及接插件、電纜或協(xié)議。

RS-232

也稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)串口，最常用的一種串行通訊接口。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(chǎng)家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠(chǎng)家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DCE)之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。傳統(tǒng)的RS-232-C接口標(biāo)準(zhǔn)有22根線(xiàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)25芯D型插頭座(DB25)，后來(lái)使用簡(jiǎn)化為9芯D型插座(DB9)，現(xiàn)在應(yīng)用中25芯插頭座已很少采用。

RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。由于其發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線(xiàn)上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS-232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備)通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為3～7kΩ。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。

RS-422

標(biāo)準(zhǔn)全稱(chēng)是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。典型的RS-422是四線(xiàn)接口。實(shí)際上還有一根信號(hào)地線(xiàn)，共5根線(xiàn)。其DB9連接器引腳定義。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動(dòng)器比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線(xiàn)上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)。即一個(gè)主設(shè)備(Master)，其余為從設(shè)備(Slave)，從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422支持點(diǎn)對(duì)多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發(fā)端最大負(fù)載能力是10×4k+100Ω(終接電阻)。RS-422四線(xiàn)接口由于采用單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號(hào)交換均可以按軟件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一對(duì)單獨(dú)的雙絞線(xiàn))實(shí)現(xiàn)。

RS-422的最大傳輸距離為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線(xiàn)的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長(zhǎng)的雙絞線(xiàn)上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。

RS-485

是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線(xiàn)上接終接電阻等。RS-485可以采用二線(xiàn)與四線(xiàn)方式，二線(xiàn)制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信，而采用四線(xiàn)連接時(shí)，與RS-422一樣只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多的通信，即只能有一個(gè)主(Master)設(shè)備，其余為從設(shè)備，但它比RS-422有改進(jìn)，無(wú)論四線(xiàn)還是二線(xiàn)連接方式總線(xiàn)上可多接到32個(gè)設(shè)備。

RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS-485是-7V至+12V之間，而RS-422在-7V至+7V之間，RS-485接收器最小輸入阻抗為12kΩ、RS-422是4kΩ;由于RS-485滿(mǎn)足所有RS-422的規(guī)范，所以RS-485的驅(qū)動(dòng)器可以在RS-422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。

RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線(xiàn)的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長(zhǎng)的電纜長(zhǎng)度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長(zhǎng)雙絞線(xiàn)最大傳輸速率僅為1Mb/s。

串行接口的應(yīng)用

交換機(jī)的串口

交換機(jī)的串口的英文就是trunk;是用來(lái)做下一跳路由轉(zhuǎn)換用的。每個(gè)VLAN只有通過(guò)與TRUNK的路由指向后才能上外網(wǎng)。

引腳說(shuō)明：

Pin Name Dir Description

1 CD Carrier Detect

2 RXD Receive Data

3 TXD Transmit Data

4 DTR Data Terminal Ready

5 GND System Ground

6 DSR Data Set Ready

7 RTS Request to Send

8 CTS Clear to Send

9 RI Ring Indicator

目前較為常用的串口有9針串口(DB9)和25針串口(DB25)，通信距離較近時(shí)(<12m)，可以用電纜線(xiàn)直接連接標(biāo)準(zhǔn)RS232端口(RS422,RS485較遠(yuǎn))，若距離較遠(yuǎn)，需附加調(diào)制解調(diào)器(MODEM)或其他相關(guān)設(shè)備。最為簡(jiǎn)單且常用的是三線(xiàn)制接法，即地、接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)三腳相連，下面涉及到最為基本的接法，且直接用RS232相連。

(1)DB9和DB25的常用信號(hào)腳說(shuō)明

DB9 | DB25

pin function name pin function name

1 數(shù)據(jù)載波檢測(cè) DCD 8 數(shù)據(jù)載波檢測(cè) DCD

2 接收數(shù)據(jù) RXD 3 接收數(shù)據(jù) RXD

3 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD 2 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD

4 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備 DTR 20 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備 DTR

5 信號(hào)地 GND 7 信號(hào)地 GND

6數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好DSR 6 數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好 DSR

7 請(qǐng)求發(fā)送 RTS 4 請(qǐng)求發(fā)送 RTS

8 清除發(fā)送 CTS 5 清除發(fā)送 CTS

9 振鈴指示 RI 22 振鈴指示 RI

(2)RS232C串口通信接線(xiàn)方法(三線(xiàn)制)

首先，串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實(shí)現(xiàn)：同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線(xiàn)相連，兩個(gè)串口相連或一個(gè)串口和多個(gè)串口相連。

同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線(xiàn)相連對(duì)9針串口和25針串口，均是2與3直接相連。

兩個(gè)不同串口(不論是同一臺(tái)計(jì)算機(jī)的兩個(gè)串口或分別是不同計(jì)算機(jī)的串口)

串口連機(jī)線(xiàn)

DB9-DB9

2-3,3-2,5-5

DB25-DB25

2-3,3-2,7-7

DB9-DB25

2-3,3-2,5-7

DB9-DB25串口轉(zhuǎn)接線(xiàn)

2-3,3-2,5-7

上面是對(duì)微機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串行口而言的，還有許多非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，如接收GPS數(shù)據(jù)或電子羅盤(pán)數(shù)據(jù)，只要記住一個(gè)原則：接收數(shù)據(jù)針腳(或線(xiàn))與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳(或線(xiàn))相連，彼此交叉，信號(hào)地對(duì)應(yīng)相接。

串口調(diào)試中要注意的幾點(diǎn)：

不同編碼機(jī)制不能混接，如RS232C不能直接與RS422接口相連，市面上專(zhuān)門(mén)的各種轉(zhuǎn)換器賣(mài)，必須通過(guò)轉(zhuǎn)換器才能連接。

口調(diào)試時(shí)，準(zhǔn)備一個(gè)好用的調(diào)試工具，如串口調(diào)試助手、串口精靈等，有事半功倍之效果;

強(qiáng)烈建議不要帶電插撥串口，否則串口易損壞。

對(duì)于大型的工控和測(cè)量設(shè)備，建議使用光電耦合器來(lái)隔離設(shè)備，具體的耐壓值根據(jù)實(shí)際需求來(lái)確定

電腦主板串口

進(jìn)行串行傳輸?shù)慕涌?，它一次只能傳?Bit。串行端口可以用于連接外置調(diào)制解調(diào)器、繪圖儀或串行打印機(jī)。它也可以控制臺(tái)連接的方式連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如路由器和交換機(jī)，主要用來(lái)配置它們。

串行接口和并行接口有何區(qū)別

串行接口

串行接口，簡(jiǎn)稱(chēng)串口，也就是COM接口，是采用串行通信協(xié)議的擴(kuò)展接口。串口的出現(xiàn)是在1980年前后，數(shù)據(jù)傳輸率是115kbps～230kbps，串口一般用來(lái)連接鼠標(biāo)和外置Modem以及老式攝像頭和寫(xiě)字板等設(shè)備，目前部分新主板已開(kāi)始取消該接口。

并行接口

并行接口，簡(jiǎn)稱(chēng)并口，也就是LPT接口，是采用并行通信協(xié)議的擴(kuò)展接口。并口的數(shù)據(jù)傳輸率比串口快8倍，標(biāo)準(zhǔn)并口的數(shù)據(jù)傳輸率為1Mbps，一般用來(lái)連接打印機(jī)、掃描儀等。所以并口又被稱(chēng)為打印口。 另外，串口和并口都能通過(guò)直接電纜連接的方式實(shí)現(xiàn)雙機(jī)互連，在此方式下數(shù)據(jù)只能低速傳輸。微型計(jì)算機(jī)主機(jī)與外部設(shè)備的連接，基本上使用了兩類(lèi)接口;串行接口與并行接口。 并行接口是指數(shù)據(jù)的各位同時(shí)進(jìn)行傳送，其特點(diǎn)是傳輸速度快，但當(dāng)傳輸距離較遠(yuǎn)、位數(shù)又多時(shí)，導(dǎo)致了通信線(xiàn)路復(fù)雜且成本提高。串行通信是指數(shù)據(jù)一位位地順序傳送，其特點(diǎn)是通信線(xiàn)路簡(jiǎn)單，只要一對(duì)傳輸線(xiàn)就可以實(shí)現(xiàn)雙向通信，并可以利用電話(huà)線(xiàn)，從而大大降低了成本，特別適用于遠(yuǎn)距離通信，但傳送速度較慢。 串行通信本身又分為異步通信與同步通信兩種。 串行通信線(xiàn)路上傳送的是數(shù)字信號(hào)，表示傳送數(shù)字信號(hào)能力的指標(biāo)為數(shù)據(jù)速率(Data Rate)，其單位為bps(bit persecond)，即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)。 串行接口標(biāo)準(zhǔn)： 目前普遍采用的一種串行接口標(biāo)準(zhǔn)是RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)。RS-232-C接口標(biāo)準(zhǔn)采用25個(gè)引腳的連接器(D型插座)。RS-232-C規(guī)定有25根連線(xiàn)。

以上就是串行接口的介紹，從串行接口的歷史發(fā)展由來(lái)，劃分標(biāo)準(zhǔn)，有兩種基本的方式，同步串行通信方式以及異步串行通信方式。還有串行接口的應(yīng)用，有應(yīng)用到交換機(jī)的串行接口等等，再來(lái)就是串行接口的引腳說(shuō)明，串行接口的基本接法以及串行接口的調(diào)試注意事項(xiàng)，電腦主板接口的設(shè)置，都是用的串行接口，可見(jiàn)串行接口是應(yīng)用很廣泛的，最后是串行接口和并行接口的區(qū)別，可以其區(qū)別內(nèi)容加以辨認(rèn)，希望這些介紹對(duì)你有幫助。