串口
串口是串行接口（serial port）的簡稱，也稱為串行通信接口或COM接口。串口通信是指採用串行通信協議（serial communication）在一條信號線上將數據一個比特一個比特地逐位進行傳輸的通信模式。串口按電氣標準及協議來劃分，包括RS-232-C、RS-422、RS485等. RS232 與 RS485 一直是弱電常見的接口。
RS232與RS485在嵌入式中的實踐
一、RS232 是什麼？
RS-232 接口符合美國電子工業聯盟 (EIA) 制定的串行數據通信的接口標準，原始編號全稱是 EIA-RS-232(簡稱 232，RS232)。它被廣泛用於計算機串行接口外設連接。連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。
RS232串口設計
RS-232-C 標準規定的數據傳輸速率為每秒 50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200 波特。
二、RS232 有啥特性
RS-232 是現在主流的串行通信接口之一。由於 RS232 接口標準出現較早，難免有不足之處，主要有以下四點：
(1) 接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片。RS232 接口任何一條信號線的電壓均為負邏輯關係。即：邏輯 “1” 為-3—-15V;邏輯 “0”：+3—+15V，噪聲容限為 2V。即要求接收器能識別高於 +3V 的信號作為邏輯 “0”，低於-3V 的信號作為邏輯 “1”，TTL 電平為 5V 為邏輯正，0 為邏輯負。與 TTL 電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與 TTL 電路連接。
(2) 傳輸速率較低，在異步傳輸時，比特率為 20Kbps;因此在 51CPLD 開發板中，綜合程序波特率只能採用 19200，也是這個原因。
(3) 接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。
(4) 傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為 50 英尺，實際上也只能用在 15 米左右。
三、RS485 是什麼？
在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛採用 RS-485 串行總線。RS-485 採用平衡發送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發器具有高靈敏度，能檢測低至 200mV 的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。
RS485 數字電路原理圖
RS-485 採用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處於發送狀態，因此，發送電路須由使能信號加以控制。
四、RS485 有啥特性
RS-485 用於多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應用 RS-485 可以聯網構成分佈式系統，其允許最多並聯 32 臺驅動器和 32 臺接收器。針對 RS-232-C 的不足，新標準 RS-485 具有以下特點：
(1) RS-485 的電氣特性：邏輯 “1” 以兩線間的電壓差 +2V~+6V 表示，邏輯 “0” 以兩線間的電壓差-6V~-2V 表示。接口信號電平比 RS-232-C 降低了，就不容易損壞接口電路芯片，且該電平與 TTL 電平兼容，刻方便與 TTL 電路連接。
(2) 數據最高傳輸速率為：10Mbps
(3) RS-485 接口採用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力強，即抗噪聲性能好。
(4) RS-485 接口的最大傳輸距離標準值 4000 英尺，實際上可達 3000 米。
(5) RS-232-C 接口在總線上只允許連接一個收發器，即單站能力;而 RS-485 接口在總線上只允許連接多達 128 個收發器，即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的 RS-485 接口方便地建立設備網絡。
五、場景
RS-232 現在一般應用於數據傳輸率低的短距離傳輸中，在嘈雜的環境也能有效工作，比如工廠、公共站點等，其常用設備有低速調制解調器、工業控制設備、可編程邏輯控制器 (PLC)、計算機數控 (CNC) 機床、機器人、嵌入式控制電腦、醫療儀器及設備以及嵌入式控制器開發系統。
RS-485 則常用於數據傳輸速率高的長距離傳輸中，常用設備有銷售點終端 (POS)、計量儀器和大型專用自動化機器等。
但在平常的應用中，我們經常需要在兩個不同的接口類型間進行轉換。這時我們可以使用現在流行的 USB 接口，可以幫助我們轉換到 RS-232 接口和 RS-485 接口。
綜上所述，RS-232 適合短距離低速率的傳輸要求，而 RS-485 則適合於長距離傳輸。RS-485 是針對 RS-232 接口的不足出現的新的接口標準，因其具有的良好抗噪聲干擾能力和多站能力，現已成為首選標準。
六、最佳實踐
在物聯網場景中，經常使用 DTU (Data Transfer unit: 是專門用於將串口數據轉換為IP數據或將IP數據轉換為串口數據通過無線通信網絡進行傳送的無線終端設備) 來將串口設備的數據進行透傳上雲。
在市面上常見的DTU有基於TCP/UDP Client的數據透傳設備、也有支持NB-IOT、2G、3G、4G、WIFI等聯網方式，通訊協議為MQTT、COAP、HTTP的透傳設備。基於穩定性以及通用性的要求，一般採用含有NB-IOT模組的DTU設備、協議為COAP。
串口設備在物聯網中的數據接入方式
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