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本文档介绍嵌入式上串口通用的基础知识和测试方法。
% Y! l8 Q4 A+ b+ B M% u请注意文档中，关于硬件的很多描述都带有“一般情况”这样的字样，表明是有特殊情况2 r$ U: E; l/ R* z" }, Y7 p1 v
的，但是在大多数情况下，去掉“一般情况”都是正确的。硬件很多情况下是“模糊”，偏向
1 O* s' H$ y8 h) g0 O u$ w( T, M于“差不多”，执着于“硬件系统长时间在特定环境下稳定运行最重要”，在设计上一定有/ \1 K2 F" a. ^: n5 F" \/ b# D
“取舍”，虽然有一个“最优解”，我们只能尽量接近“最优解”，但是永远不能到达。
9 t1 _' i. o9 O/ ?# A9 l硬件不像软件，每一个接口都是严格定义，不允许有差不多的情况。* B; v4 ?0 w) q7 _8 p
1 基础电平知识
/ T& |; d. `2 W2 c% T1.1 TTL 电平和 CMOS 电平! j/ ]" J+ V* s x" D. Y
在大学电子专业课《数字电路分析》中，有提到电平的概念，通常有 TTL 和 CMOS 电
: P& h* ]) I' Y0 e" g平，TTL 和 CMOS 又各自细分为多种电平，这里为了方便文字描述，统称为 TTL 电平。TTL3 m& ~ T9 V3 R& w& _2 d
和 CMOS 是有很大区别的，但是对于纯粹的数字电路，区别不是很大，唯一要注意的是信号
" s9 P1 a* G, K8 l; u/ Q' P的电压值，电压不一样则需要使用电平转换芯片，抬高或者降低信号的电压。$ n- J& e/ a' ~5 W* n! y
另外为了达成文档目标--为了让大家能够快速掌握串口的快速测试，这里将 TTL 根据电平
3 C2 }( }" f* m! Y值分为 1.8VTTL 电平、3.3VTTL 电平和 5VTTL 电平。% w) @1 D* M) ^. a& J. Q
TTL 电平在一般情况下,高电平（1.8V、3.3V 或者 5V）表示逻辑 1，0V 表示逻辑 0。
% c0 ]" n7 K- ] J! P3 }一般情况下，CMOS 和 TTL 进行数据传输的时候，只要电平相同和 IO 的类型，就可以正
. Y2 L7 ^5 F, `, |8 Z9 g/ P常通信。
8 a n3 a/ R4 `9 v) X, V: {# {6 O那么这里有一个基本的结论：TTL 电平的串口，无论是只要开发板和模快的 TTL 电平值相
?3 x5 G. n0 T* c' W同。开发板的 TX 和测试模组 RX 相接，开发板的 RX 和测试模组 TX 相接，共 GND 地，就可# W. c$ H# e/ p& R. ~8 }' z0 d
以正常通信。
+ k+ Y) ^7 a5 F1.2 RS232 电平* G& h8 A- s1 T: @. H; s: h
接着来介绍 RS232 电平，关于 RS232 的知识，网上非常多，作者只介绍大家在使用过程
5 P$ c% `6 G) P( T& n; n中最不容易和最重要的部分。
U2 h. z: D Q; v0 o0 i) ARS232 的电平要表示逻辑 1，电平是在-3V~-15V 之间，逻辑 0 的电平是在 3V~15V 之2 D! P; f7 M5 l+ [
间，如果电平在-3V~3V 之间，是没有任何意义的。* Z1 c! ]$ v/ A t
那么显然，无论是什么电平的 TTL 都是无法直接和 RS232 通信，一个用高电平表示逻辑
( ~5 k* ~/ T7 b8 {, K1，一个用高电平表示逻辑 0。
- i4 ]" Q) x. c+ p: U1.3 232 电平转换芯片-TTL 串口和 RS232 的通信
9 I9 V7 c' z$ m0 c为了能够让 TTL 的串口和 RS232 串口通信，则需要将 TTL 电平的串口转化为 RS232 电+ Q3 P/ G5 m/ L
平。* h: q. K- I8 I0 Y) L% x2 m
将 TTL 的 5V 串口转换为 RS232 串口信号，需要 MAX232 芯片（MAX 是美信的意思，5 o4 k. c- S0 ]3 l$ `. _: W
是一个家公司的简写），将 TTL 的 3.3V 串口转化为 RS232 串口信号，需要 MAX3232。
9 Q; ]* o/ c+ Z% j现在很多 PC 上没有串口接口，但是可以使用 USB 转串口，一般情况下，我们默认 USB6 h" X4 T3 O3 i' t" F. \0 @& C% Y
转出来都是 RS232 串口信号（也有 USB 转 TTL 串口芯片）。2 @" T; J5 y) m" D3 o
只要都转成了 RS232 电平，TX 接 RX，RX 接 TX，双方就可以通信了。
. C) b. j7 ]2 H1.4 串口和模块通信需要注意的地方/ q# H; `0 ]+ m2 F
特别要注意的只有一点：一定要弄清楚电平！/ Z, s! P/ {' E2 v+ O, r& l; U
模块如果说是串口，那么它有可能是 RS232 电平的串口，可能是 TTL1.8V 串口，可能是
3 s8 s1 P+ G$ ]4 X8 o9 X3 dTTL3.3V 电平的串口，还有可能是 TTL5V 的串口。
# u6 U) F0 ~) ^7 A4 y8 Y, E关于开发板串口，参考用户手册上第一章,串口相关的小节，上面描述了每一个串口的电
* e { S* f. a. V) P* j4 G& S r6 b+ j! @平、网络标号、复用情况还有软件相关的设备节点。
& J% }) r# ]9 Y- O; f另外就是 TX 和 RX 不同的硬件工程师，命名的时候可能不太一样，如果 TX 接 RX 不能正 {* i+ Z5 Z: F* k/ B" g
常通信，可以交换一下。
. `9 Y( j! V, x1 M2 快速测试方法
. ~; y& J, M' y3 \: [2 P本节介绍如何快速测试开发板的串口，用于判断串口是否发送和接收正常。
. {/ j8 b6 I( U; B# \- J3 ^先了解一下几个概念“全双工”、“半双工”和“单工”。
0 S! `+ V) X7 Q) P单工指的是，通信的双方，一端负责发，另外一端负责收，典型的例如收音机。4 d% z& Q$ s4 T
半双工指的是，通信的双方，两端都可以收发，但是同一时间点，一端发，另外一端就只& W5 H _0 M3 H4 E0 n( f
能收，不能同时收发。典型的如 RS485 和 USB 设备。( r* @# r, r8 b2 `( d
全双工指的是，通信的双方，两端可以同时收发，最典型的就是串口，发送的同时也可以# o+ F, u1 O L( P" V
接收。也就是串口的 TX 和 RX 相互不干扰，可以同时工作。! X, c) h* u. h$ r0 o
串口是全双工的，那么如果开发板串口的 TX 和 RX 短接，会出现什么情况呢？当然是正. Y K$ V1 ?6 U+ C% w; J7 Z5 f
常的自发自收，发什么收什么。( V) l5 c E5 [/ f+ H3 x
例如为了测试 USB 转串口模块，可以将串口端的 TX 和 RX 端口短接（USB 速率远高于7 m/ {+ @9 x$ s6 H) i- Z9 d0 Y+ c6 i
串口，半双工的 USB 不会影响串口的自发自收），那么就会出现发送什么数据，就接收什么
% a! W( P1 c' @2 I# ?) q' L1 y数据。
, v T& f6 J" b2 x快速测试开发板的串口，也可以用 TX 和 RX 短接的方法，最简单的方法使用一把小镊子0 l5 V/ o% m- i* @" E! x5 \: w
（导线也成），镊子的两个尖端，一端接 TX，一端接 RX，然后运行串口自发自收的测试程- t! _) h( u& K
序。
v% S& X3 r( {TX 和 RX 短接可以是 TTL 电平也可以是 RS232 电平，如下图所示，是 iTOP-4412 精英! D, r% B7 F7 q
版（迅为其它开发板类似）MAX3232 部分的原理图。
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) X( R1 K6 c) s, s# J
如上图所示，上面 4 个方框中的两个 pin 脚都可以短接，效果一样。R20 和 RS21 左端可
1 d6 d4 O% D: @! n( \' Z5 h4 ^6 {以短接、MAX3232 的 pin9 和 pin10、MAX3232 的 pin7 和 pin8 可以短接、CON2
: n, X$ T& e* }, e9 Y（DB9）的 pin2 和 pin3 可以短接，这样开发板就可以实现自发自收。/ X. `9 I8 ~) G) d
请注意，如果要测试串口，请务必参考对应开发板的用户使用手册上第一章,串口相关的6 J$ Z: ^* f& d7 T
小节，因为有一些模块需要用到串口，有一些串口是复用的。
0 [% j0 U' p( Q" O. W+ b将开发板的串口 TX 和 RX 短接，使用“iTOP-4412-Android-串口测试文档（升级版）9 N% E4 ~0 r- \: i# |1 N6 \
_V2.0.zip”独立文档中的串口程序，发送什么字符串，开发板就接收一样的字符串。- L, e+ ~# N) _; L9 F- ^; K) ^/ l
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发表于 2020-4-26 10:42
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