第一：硬件層協議

通訊協議主要是實現兩個設備之間的數據交換功能，通訊協議分硬件層協議和軟件層協議。硬件層協議決定數據如何傳輸問題，比如要在設備1向設備2發送0x63，0x63的二進制數為0110 0011，這8個二進制數從設備1傳輸到設備2，涉及到1怎麼傳，0怎麼傳的問題，這就是硬件層要解決的問題。

硬件層協議目前比較多見的有RS-232、RS-485、SPI、IIC等。RS-232規定，線上的電壓為x伏都表示傳輸的是0，y伏傳輸的則是1。再者，比如要選擇多少條線傳輸數據，選擇什麼材質的線傳輸輸入，這些也屬於硬件層協議約束的。

第二：RS-485通訊協議MCU管腳輸出TTL電平,TTL電平的意思是，當MCU管腳輸出0電平時，一般情況下電壓是0V，當MCU管腳輸出1電平時，電壓是5V。因TTL電平的是由一條信號線，一條地線產生，信號線上的幹擾信號會跟隨有效信號傳送到接收端，使得有效信號受到幹擾，485通訊實際上是把MCU出來的TTL電平通過硬件層的一個轉換器芯片進行轉換:

把MCU出來的一條的TTL信號經過芯片轉換為兩根線(線A、線B)上的信號。當MCU給轉換器輸入低TTL電平時，轉換器會使得B的電壓比A的電壓高，反之，A的電壓比B的電壓高。 485協議規約兩條電平線上差值為多少表示0或者1，電壓是通過儀表可以測量得到的，所以說RS-485是硬件層協議。 485協議的接收端可能是另一個MCU，MCU管腳也隻接受TTL電平，轉換芯片過來的是兩條線的電壓，所以需要對此兩條線差分電壓轉換為TTL電平。

把TTL轉為485，實質是一個集成芯片，其間無任何程序代碼，純粹硬件邏輯。同理，將485電平轉為TTL也是如此。現在很多芯片把接收和轉換都集成到一塊IC，註意，轉換器和接收器依舊是沒有同時工作的，常見的轉換芯片是MAX485。 可以這樣理解，硬件層協議是公路，路的目的是為瞭讓車輛能夠過去。

第三：RS485半雙工通訊

首先瞭解什麼是單工通訊，單工通訊是指數據隻能朝著一個方向傳輸的通訊方式。而半雙工通訊則是指對於通訊兩端，不能同時相對方法發送數據，必須錯開時間段發送。 RS-485的通訊線隻有2條，且這兩條通訊線在一次傳輸中都需要用到，因此485隻可實現半雙工通訊。485實現半雙工通訊，會遇到一個問題，MCU1向MCU2發數據時，並不知道線上是否正傳來MCU2數據，因為沒有其他線可用來判斷對方的收發狀態，那麼可能也會導致數據沖突。因此，RS-485要實現半雙工通訊，就需要上層的軟件協議加以規約，也就是做到”不能你想發數據就發數據”。可以理解，軟件層協議就好像交通規則，它能讓數據有序傳輸。

第四：RS232通訊

RS-232是美國電子工業聯盟制定的串行數據通信接口。現在RS232接口常用於儀器儀表設備，PLC以及嵌入式領域當作調試口來使用。

第五：RS232接口形態

按照引腳數量分類有兩種：

25pin–DB25 協議標準推薦的接口類型

由於接口物理尺寸較大，很少使用，此處不做具體介紹。

9pin—DE9（通常誤叫做DB9） 自IBM PC/AT開始改用9針連接器起，目前是主流接口形態。9針RS232接口按照接口類型，又可以分為：

公頭（Male）：帶針腳

0e1b02feb3e2b8de928a804495e9e4a3

母座（Female）:帶孔座

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其中DTR/DSR和RTS/CTS用於硬件流控。

DTR/DSR狀態表明DTE和DCE處於可用狀態，有時候設備上電這兩個信號即有效，表示設備本身可用使用，但要開始進行數據傳輸通訊，則需要RTS/CTS流控信號。

RTS即DTE發送數據時，該信號有效（ON），向DCE請求發送數據；CTS是對請求發送RTS信號的響應，當DCE已經準備好接收數據時，該信號有效（ON），通知DTE可用使用TXD發送數據瞭。

比如A向B發送數據簡單如下邏輯：

A先設置RTS為1，表示要發數據給B

B檢測到RTS為1，先看看自己是否準備好：

如果準備好，就設置CTS為1表示A可用發數據給B瞭

如果沒有準備好，繼續處理自己的數據。弄完瞭，再將CTS設置為1，讓A發數據

A發現CTS置1瞭，將數據通過TXD信號線發送出去

A每發送一次數據給B之前，都會繼續上面的邏輯

A發送完數據後，就將RTS置0，表示數據發送完畢

第六：RS232硬件連接方式

連接分為3種

第一種：9線方式連接示意圖

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第二種：5線方式連接示意圖

第三種：3線式連接示意圖

註：3線連接中，DTE使用TXD和RXD兩條數據線，無法實現硬件流控功能，在做大量數據傳輸應用時，建議使用5線或9線連接方式。

第七：電平及時序

下圖是使用RS232接口按照UART串口協議進行傳輸，UART協議具體請參考 UART詳解。圖中傳輸的數據為0100 1011b 即0x4B，按照1bit開始位，8bit數據位，1bit停止位格式傳輸。

第八：最大通訊距離及速率

協議最初規定設備最大速率為20kbps。

註：協議規定最大速率為20kbps，現在看來這個速率已經很低瞭。一些芯片制造商已經做出瞭高速率的芯片驅動，具體速率上限請查看器件手冊。