串口RS232和485通訊的波形分析

1、串行數據的格式

 

異步串行數據的通常格式是：起始位+數據位+中止位，其中起始位1 位，數據位能夠是五、六、七、8位，中止位能夠是一、1.五、2位。

起始位是一個值爲0的位，因此對於正邏輯的TTL電平，起始位是一位時間的低電平；中止位是值爲1的位，因此對於正邏輯的TTL電平，中止位是高電平。線路路空閒或者數據傳輸結束，對於正邏輯的TTL電平，線路老是1。對於負邏輯(如RS-232電平)則相反。

 

例如，對於16進制數據55aah，當採用8位數據位、1位中止位傳輸時，它在信號線上的波形如圖1(TTL電平)和圖2(RS-232電平)所示。 （先傳第一個字節55，再傳第二個字節aa，每一個字節都是從低位向高位逐位傳輸）。

   

圖1 TTl串行數據幀格式

圖2 RS232電平串行數據幀格式

 

2、根據波形圖計算波特率

 

如圖3是圖1在示波器中的顯示示意，其中灰色線是示波器的時間分度線，此時假設是200us/格。

 

             

圖3 波特率計算示意圖

能夠看了，第一個字節的10位(1位起始位，8位數據位和1位中止位)共佔約1.05ms，這樣可計算出其波特率約爲：10bit / 1.05ms X 1000 ≈ 9600 bit/s

若是上圖中的時間軸是100us/格，一樣能夠計算出波特率應是19200bit/s。

當通信不正常，又能觀察到波形時，就可根據上述方法，從波形圖計算一下波特率是否正確。

RS-485是一種半雙工的串行通信方式（RS-422爲全雙工），485電平芯片因此要正確接收和發送數據，必需保證控制信號和數據的同步，不然要麼發送數據丟失，要麼接收數據可能丟失。

圖4 RS485正確的發送數據時序

在圖4中，發送控制信號的寬度基本與數據信號的寬度一致，因此能保證發送數據的正確和發送後及時轉爲接收。圖5 和圖6 分別是控制信號過短和控制信號太長的狀況。

圖5 RS-485控制信號過短的時序

圖6 RS-485控制信號過短的時序

 

在圖5中，因爲控制信號關閉過早，則第二個字節的後兩位將發送錯誤；在圖6中，因爲控制信號關閉過遲，使485芯片在發送數據後，不能及時轉到接收狀態，此時總線如有數據過來，則本單元將不能正確接收。

總結：只要掌握上述波形分析方法，任何異步串行數據的接收和發送問題，基本均可以獲得解決。