营销推广VIP会员大升级，等你来入驻！
智造直播智能制造行业专属直播来啦，点击申请
网络课堂打造智造人自己的网络课堂
智造APP智能制造APP，让生意更容易！在现代电子设备的通信领域中，串口通信是一种极为常见且重要的通信方式。它以其简单、实用的特点，在众多对速率要求不高的场景中发挥着关键作用。下面我们将详细探讨串口通信的原理、常见类型以及在实际应用中可能遇到的问题及解决方法。
一、串口通信的原理
串口通信，从本质上来说，是一种数据传输方式，其特点是数据在一根线上依次传输，只能传送一个位。若要传输一个字节（8 位）的数据，就需要分 8 次进行传输。由于数据是像 “串珠” 一样依次排列在一根线上传输的，所以被称为串口通信。
为了确保数据能够正常、准确地发送和接收，异步串口通信需要遵循特定的格式。在串口的通信参数方面，涉及到波特率、起始位、数据位、校验位和停止位等几个关键参数。波特率决定了数据传输的速度，起始位用于标识数据传输的开始，数据位则是实际要传输的数据内容，校验位用于检测数据传输过程中是否出现错误，停止位则标志着数据传输的结束。
二、串口通信的常见类型
串口通信主要分为 232、485 和 422 三种通信方式，它们各自具有不同的特点和应用场景。
232 通信
232 通信通常由 RX（接收线）、TX（发送线）和 GND（地线）三根线组成。其连接方式为 RX 接对方的 TX，TX 接对方的 RX，GND 接 GND。这种通信方式的一大特点是发送和接收分别由不同的线处理，因此能够同时进行数据的发送和接收，即所谓的全双工通信。
此外，还有一种全功能串口通信，也被称为标准串口。在两个设备间进行数据传输时，由于不同设备的处理速度存在差异，为了保证数据能够正常传输，在 RX、TX 的基础上，还增加了几个控制引脚，终形成了常见的 9 个引脚的 DB9 接口，如图所示：
不过，在如今的很多控制器、人机界面和 PLC 等设备中，一般不使用标准串口，而是直接采用 RX、TX、GND 三根线进行通信。
485 通信
485 通信的出现主要是为了解决 232 通信距离受限的问题。它只需要两根线，通常标记为 “+” 和 “-”，或者 “A” 和 “B”。这两根线通过差分电平信号来传输数据。由于发送和接收都使用这两根线，所以每次只能进行数据的发送或者接收，属于半双工通信。也就是说，485 通信是以牺牲 232 全双工通信的效率为代价，来实现更远的传输距离。
422 通信
422 通信的设计初衷是既实现 232 的全双工通信方式，又能像 485 一样提高传输距离。它常被标注为 485 - 4，而 485 则被标注为 485 - 2，这是因为 485 - 2 使用 2 根线，而 485 - 4 使用 4 根线。422 通信将 232 的 RX 线分成 RX + 和 RX - 两根线，将 TX 线分成 TX + 和 TX - 两根线。这样一来，它既可以同时进行数据的发送和接收，又能拥有较远的传输距离。然而，尽管这种通信方式具有明显的优势，但在实际应用中使用并不广泛，目前常用的还是 232 和 485 通信方式。
三、串口通信的常见问题及解决方法
在实际应用中，串口通信可能会遇到各种各样的问题，下面我们为大家详细介绍一些常见问题及其解决方法。
电脑使用 USB 转串口可以和设备通信，换成屏与设备就通信不上
可能原因：电脑 USB 转串口接到设备上时，使用的是标准串口功能，除了 RX、TX、GND 外，还使用了其他引脚。例如，欧姆龙 PLC 和三菱 PLC 在实际与屏的通信中，可能需要将某些引脚短接。
解决办法：仔细检查设备的说明书，确认是否需要对某些引脚进行短接操作。
可能原因：电脑与控制器或 PLC 通信时，会自动扫描波特率参数并自适应，而屏通信可能没有正确设置参数。在三菱、基恩士等 PLC 中，存在变化波特率进行通信交互的过程。
解决办法：手动设置屏的通信参数，确保与设备的波特率等参数一致。
可能原因：接线方式不正确。有些 DB9 接口需要区分公头和母头，如果不注意，可能会将 TX 接到 TX 上，将 RX 接到 RX 上。
解决办法：仔细检查接线，确保 TX 接对方的 RX，RX 接对方的 TX。
可能补充：有时候使用一些串口助手发送测试数据与控制器通信时，某些串口助手的奇偶校验功能可能不起作用，需要特别注意。
A 家的屏可以和设备通信，换成 B 家的屏就通信不上
可能原因：首先要确认接线是否正确，RX 和 TX 是否兼容。
解决办法：检查接线，确保接线无误，并且 RX 和 TX 能够正常匹配。
可能原因：地线是否没有连接好。
解决办法：检查地线连接情况，确保地线连接牢固。
可能原因：除了 RX、TX、GND 外，是否还有其他引脚需要短接。
解决办法：查阅设备说明书，确认是否有其他引脚需要短接。
可能原因：通信协议是否一致或，波特率是否相同。
解决办法：检查通信协议和波特率，确保两者一致。
以前不接地线可以通信，换个设备为什么需要接地线
这种情况可能是因为有些设备使用了隔离电源。以前不接地可以通信，可能实际上地线已经通过其他方式连接了。而更换了带隔离电源的设备后，两个设备的地是隔离的，就需要在串口上把地线接起来。例如，曾经有客户反馈设备通信不上，后来发现是地线没有连接，而客户表示以前不接地线也能通信。
一个设备是 232，另一个设备是 422，没有转换设备怎么办
当遇到这种情况时，可以采用如下的接线方式将 422 转换为 232 进行通信：把 422 的 Rx + 与 232 的 TX 连接，422 的 RX - 与 232 的 GND 连接；把 422 的 TX + 与 232 的 RX 连接，422 的 TX - 与 232 的 GND 连接。这样，422 设备要发送的数据就可以发送到 232 的 RX 上，而 232 的 TX 发送数据后，由于 TX 和 GND 也形成了差分信号，422 设备就可以接收到数据。
用 232 通信没问题，用 485 通信没问题，使用 232 转 485 之后就通信不稳定
232 和 485 在通信原理上的区别是全双工和半双工的差异。在应用层，发送数据和接收数据并不区分底层是全双工还是半双工，但 485 通信由于是半双工，必须严格保证通路上只能有发送或只能有接收的数据，一旦同时出现发送和接收，数据就会发生冲突。解决的办法是主站设备（即主动发送命令的一方）需要严格控制发送数据命令的节奏。当然，有些 232 转 485 的设备可能已经进行了一定的优化，但主站仍然需要进行控制，例如适当降低通信速率。
要想实现两个屏或两个主站通过 485 访问 modbus 设备，有什么好的办法
在 485 通信中，通常采用一主多从的模式。但在实际应用中，有些客户希望使用两个屏来访问一个 modbus 设备。目前暂时还没有非常的解决方案，后续如果有相关功能推出，我们会及时为大家进行演示操作。
四、串口通信的弱点及应对措施
尽管串口通信具有诸多优点，但也存在一些不足之处，以下是一些常见的弱点及相应的应对措施。
信号干扰问题
建议使用带屏蔽线进行通信，并且接线要严格按照规范进行，例如要确保接地良好。在一些 485 通信中，还可以考虑接上终端电阻来匹配阻抗，以减少信号反射和干扰。如果是 232 通信，尽量避免使用过长的线缆，同时在通信协议上尽量避免长报文的数据通信，因为长报文更容易受到干扰。
波特率匹配问题
由于一些设备计算波特率时存在误差，特别是一些使用不同晶振的控制器，在某些波特率（如 9600 波特率）下可能会出现误差。接收方是通过时间来计算一个位的，如果报文过长，就会存在误差积累的问题，导致数据传输不准确。因此，在使用串口通信时，应尽量避免发送过长的数据包。
校验问题
在一些可能存在干扰的环境中，可以考虑使用奇校验或偶校验。虽然出现错误的可能性较小，但增加校验位至少可以过滤掉错误的报文，避免因数据错误而导致的问题。也可以尽量使用一些带校验的协议，以提高数据传输的准确性。
数据响应速度问题
串口通信本身的速度相对以太网较慢，而且它不像 CPU 那样支持多线程处理。由于数据只能通过一个口和一根线依次传输，即便在应用程序中使用多线程处理数据，底层仍然只有一个口进行数据传输，只能传输一个位或一个字节。因此，在使用串口通信时，用户需要降低对数据响应速度的期望。例如，有些客户在使用 9600 波特率通信时，希望在短时间内得到大量数据的响应，这在串口通信中是难以实现的。
五、为什么不用同步通信
同步通信需要依赖时钟信号，而这个时钟信号通常需要由一个主设备发起。在同步通信中，一般是主设备发起时钟信号来读取从模块的数据，例如 CPU 读取 SD 卡模块或某些传感器模块的数据时，可以采用 SPI 等同步通信方式。而单纯的异步串口通信不存在主从之分，双方处于平等的地位，可以相互发送和接收信息。因此，在一些不需要严格时钟同步的场景中，异步串口通信更为适用。
企业推荐
更多产品推荐
更多企业新闻
更多
智能制造网APP
智能制造网手机站
智能制造网小程序
智能制造网官微
智能制造网服务号
浙公网安备 33010602000006号