串口RS232和485通讯的波形分析

1、串行数据的格式

 

异步串行数据的通常格式是：起始位+数据位+中止位，其中起始位1 位，数据位能够是五、六、七、8位，中止位能够是一、1.五、2位。

起始位是一个值为0的位，因此对于正逻辑的TTL电平，起始位是一位时间的低电平；中止位是值为1的位，因此对于正逻辑的TTL电平，中止位是高电平。线路路空闲或者数据传输结束，对于正逻辑的TTL电平，线路老是1。对于负逻辑(如RS-232电平)则相反。

 

例如，对于16进制数据55aah，当采用8位数据位、1位中止位传输时，它在信号线上的波形如图1(TTL电平)和图2(RS-232电平)所示。 （先传第一个字节55，再传第二个字节aa，每一个字节都是从低位向高位逐位传输）。

   

图1 TTl串行数据帧格式

图2 RS232电平串行数据帧格式

 

2、根据波形图计算波特率

 

如图3是图1在示波器中的显示示意，其中灰色线是示波器的时间分度线，此时假设是200us/格。

 

             

图3 波特率计算示意图

能够看了，第一个字节的10位(1位起始位，8位数据位和1位中止位)共占约1.05ms，这样可计算出其波特率约为：10bit / 1.05ms X 1000 ≈ 9600 bit/s

若是上图中的时间轴是100us/格，一样能够计算出波特率应是19200bit/s。

当通信不正常，又能观察到波形时，就可根据上述方法，从波形图计算一下波特率是否正确。

RS-485是一种半双工的串行通信方式（RS-422为全双工），485电平芯片因此要正确接收和发送数据，必需保证控制信号和数据的同步，不然要么发送数据丢失，要么接收数据可能丢失。

图4 RS485正确的发送数据时序

在图4中，发送控制信号的宽度基本与数据信号的宽度一致，因此能保证发送数据的正确和发送后及时转为接收。图5 和图6 分别是控制信号过短和控制信号太长的状况。

图5 RS-485控制信号过短的时序

图6 RS-485控制信号过短的时序

 

在图5中，因为控制信号关闭过早，则第二个字节的后两位将发送错误；在图6中，因为控制信号关闭过迟，使485芯片在发送数据后，不能及时转到接收状态，此时总线如有数据过来，则本单元将不能正确接收。

总结：只要掌握上述波形分析方法，任何异步串行数据的接收和发送问题，基本均可以获得解决。