通信协议分层
物理层
物理层规定通讯系统具有的机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。如RS232、RS485等就是电气协议，规定了数据传输时的电平标准，网络上许多博主将UART看作一个协议族，这些电气协议都是UART协议实现的方式之一。
根据通讯使用的电平标准不同，UART常见的电平标准为TTL标准、RS-232标准和RS-485，见如下表格：
| 通讯标准 | 电平标准（发送端） |
|---|---|
| 5V TTL | 逻辑1：2.4V～5V——逻辑0：0～0.5V |
| RS-232 | 逻辑1：-15V～3V——逻辑0：+3V～+15V |
| RS-485 | 逻辑1：+2～+6——逻辑0：-2～-6 |
RS232和RS485的区别：
- 传输方式不同。RS232采用不平衡传输方式，即所谓单端通讯。RS485采用平衡传输，即差分传输方式。
- 传输距离不同。RS232最大通信距离20m，RS485最大通信距离可达3000m。
- RS232只允许一对一通信，RS485可以一对多通讯。RS485总线上最多允许128个接收器。
- 安全性与兼容性。RS232在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5～+15V，负电平在-5～-15V电平。当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。 RS485接口信号电平比RS-232降低了，就不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与ttl电平兼容，可方便与ttl 电路连接。
- RS232为全双工通信，RS485为半双工通信（RS422为全双工）。
协议层
协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。
UART的数据包由发送设备通过自身的TXD接口传输到接收设备的RXD接口。在串口通讯的协议层中，规定了数据包的内容，它由起始位、主体数据、校验位以及停止位组成，通讯双方的数据包格式要约定一致才能正常收发数据。
一、数据格式
1.波特率
USART的全称是同用同步异步收发器，每个字母都有它对应的含义；异步通信两个通讯设备之间需要约定好波特率，即每个码元的长度，以便对信号进行解码。常见的波特率有4800、9600、115200等。
2.起始位
起始位为0
- 通讯线在空闲状态时保持高电平，因此出现下降沿即判定为数据传输开始；
- 另外因为数据位定长，且起始位在一次接收中只判定一次，所以不用担心数据位中的0错误识别成起始位。
3.数据位
数据位可以是5/6/7/8位，传输时低位在前、高位在后。
4.奇偶校验位
校验位可以省略，当需要校验位时：
- 奇偶校验位为1或0；
- 奇校验时，数据位、校验位中1的个数，应该是奇数；
- 偶校验时，数据位、校验位中1的个数应该是偶数。
5.停止位
停止位为1。
- 停止位可以是1位的长度、1.5位的长度、2位的长度（位数的本质含义是信号出现的时间，故有分数位）；
- 另外。由于数据位定长，所以停止位位置固定可知，接收时只需判定停止位是否为1即可。
二、通信制式
1.单工
数据仅能沿一个方向传输，不能实现反向传输（只能A->B，不能B->A）。
2.半双工
数据可以沿两个方向传输，但同一时刻，只能接收和发送。
3.全双工
全双工数据可以沿两个方向传输，且可以同时进行。
三、通信速率
- 串口通讯的速率用波特率表示，定义为每秒传输二进制码的位数，单位是bps（位/秒）；
- 以9600bps为例，假设一个字符帧共有10位（1起始位、8位数据、1位结束），那么每秒能传输的最大字符数为“9600/10=960”；
- 最大传输距离，与波特率成反比关系（9600bps，最大传输距离约为7600m）。
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_43621326/article/details/88760049
https://blog.csdn.net/Chen_qi_hai/article/details/96473076
