【BeagleBone Black试用体验】之《硬件篇》：UART和RS-232接口转换

开发板

` 本帖最后由青青水草于 2016-10-28 14:07 编辑

在上一篇文章中，介绍了BBB开发板的电源部分，电源的重要性是毋庸置疑的，电源就像BBB开发板的心脏，它正常工作了，BBB的大脑AM3358才能发挥正常运行！今天我们就先来学习一下AM3358的片上外设:UART。

UART，仔细一看，这货咋和USART这么像类？难道他们是失散多年的兄妹？！其实，UART，即universal asynchronous receiver and transmitter通用异步收/发器；USART，即universal synchronous asynchronous receiver and transmitter通用同步/异步收/发器，从字面上很容易看出两者的区别，USART支持同步通讯，而UART不支持同步通讯。USART是UART的升级版，功能更加的完善了。在进行同步通讯时需要时钟来触发数据传输，也就是说USART能提供主动时钟，比如STM32的USART就可以支持ISO7816协议的智能卡接口。

可素，AM3358只支持UART，不支持USART，不过这并不影响我们的使用。AM3358多达6个UART：UART0~UART5，每个UART又可配置成IrDA模式和CIR模式。当作为UART模式时的主要特点如下：

与ti的TL16C750单路UART兼容
波特率范围较宽300bps~3.6864Mbps
支持软件/硬件流控制
支持调制解调器控制功能
错误起始位侦测
换行符的自动产生与检测

当作为IrDA模式时的特点如下图所示：

当作为CIR模式时的特点如下图所示：

AM3358的UART输入输出的电平属于TTL电平，众所周知，TTL电平输出的高电平范围是≥2.4V，输出的低电平范围是≤0.4V；输入的高电平范围是≥2.0V，输入的低电平范围是≤0.8V。该电平范围的大小与RS-232和RS-485电平的范围是不同的，当两者互相通信时，需通过转换芯片，比如UART和RS-232通讯时就需要MAX232、PL2303等TTL-RS232转换芯片来实现。

说到UART，我们不得不说RS-232和RS-485，因为我们的UART主要与这两种协议互相通讯的。首先，我们来了解一下RS-232协议。

RS-232协议的全称是EIA-RS-232A/B/C，其中EIA代表美国电子工业协会，RS代表推荐标准，232是标识号，A/B/C代表最后一次的修订。

1.电气特性

EIA-RS-232对电器特性、逻辑电平和各种信号线的功能都有相关的规定：在TXD和RXD上，逻辑1（MARK）=-3v~-15v；逻辑0（SPACE）=+3v~+15v；在RTS、CTS、DSR、DTR、和DCD等控制线上，信号有效=+3v~+15v，信号无效=-3v~-15v，也就是说RS-232的总线逻辑电平是负逻辑，控制信号电平是正逻辑！从这里我们可以看出，小于-15v、-3v~+3v、大于+15v的逻辑电平是无效的，所以在实际工作时，应保证信号的电平在+-（3~15）v之间。

2.连接器的机械特性

由于RS-232协议标准并未对连接器的物理特性作出定义，所以出现了DB-25、DB-15、DB-9几种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同，其中DB-25和DB-9是常见的接口，下面分别介绍。

（1）DB-25:PC和XT机采用DB-25型的连接器。DB-25连接器定义了25根信号线，分为4组：

异步通信的9个电压信号（含信号地SG）：2,3,4,5,6,7,8,20,22

20mA电流环信号9个：12,13,14,15,16,17,19,23,24

空6个：9,10,11,18,21,25

保护地（PE）1个，作为设备接地端（1脚）

DB-25型连接器的外形及信号线分配如下图所示：

（2）DB-9：在AT机及以后，不支持20mA电流环接口，使用DB-9连接器，作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器，它只提供异步通信的9个信号。在通信速率低于20kb/s时，RS-232所直接连接的最大物理距离为15m，为保证该通讯距离，驱动器的负载电容应小于2500pF。DB-9型连接器的外形及信号分配如上图所示。

3.RS-232接口信号

RS-232规定的标准接口有25条线：4条数据线、11条控制线、3条定时线、7条备用和未定义线，但是常用的只有9根，他们分别是：

2个数据信号：发送TXD、接收RXD

6个控制信号：