Posted By StrongPiLab on 8 月 18, 2019 in 實作派StrongPiLab, 教學文 | 1 comment

開發單晶片程式時，通常都用 RS232 介面接到 PC 來做 debug，簡單好用又穩定，但晶片這端沒有  RS232 ，只有 UART，這樣要怎麼接呢？明明都是接到電腦的 COM port，電路圖內卻有人寫 UART ，也有人寫 RS232 ，這到底是怎麼回事？

RS232 序列埠

RS232 主要用在裝置之間的長距離傳輸，使用的電壓按標準如下所示：

• Logic 1：傳送端 -5 V ~ -15 V / 接收端 -3 V ~ -15 V
• Logic 0：傳送端 +5 V ~ +15 V / 接收端 +3 V ~ +15 V

其餘詳細規格請參考 Interface Circuits for TIA/EIA-232-F Design Note，裡面詳述了阻抗、線長計算方式與接頭各腳位訊號的動作細節等；在商用領域，從 ±5 V 到 ±15 V 都有；以 PC 來說，使用的電壓是 ±7.5 V，高低間的電壓差就是 15 V。

在早期的電腦主機板上，都有兩個 COM port，當年就是用它來接滑鼠與 PSTN Modem（電話線數據機）。你可能感到懷疑，但當時的滑鼠確實就是接 COM port，用電話線撥接純文字 BBS 站，大夥也是用得很開心呢！

RS232 connector（圖片來源：實作派提供）

RS232 有兩種接頭形狀，分別是 D-sub 9（簡稱DB-9）與 D-sub 25（簡稱DB-25），對於 pin 腳也有各自的定義，但是時間一久，各家廠商（除了 PC 外）就開始亂做一通，讓工程師們很困擾。

UART 序列埠

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是 IC 吐資料的對外管道，電壓最高就是 chip 自身的邏輯電壓，通常是 5 V 或 3.3 V。由於電壓低、速度慢，通常用在裝置內部電路板的對外溝通，也就是 debug；如果你想讓程式印出變數值，通常會呼叫 printf( ) 函式對吧，這時字串就會從  UART 的 TXD 跑出來。

UART 只是晶片內序列傳輸模組的通稱，Universal 表示是泛用型，你可以 config 它成為各種形式的序列埠，例如要不要 parity check、bit rate 要多少之類的。換言之，UART 只是稱呼，不是標準，因此沒有定義接頭形狀，接頭形式完全看個人方便而定。

另外有人會問，UART 裡的「非同步 Asynchronous」是什麼意思？不知您有無發現 RS232/UART 只用一條線來傳資料，所以它沒有額外的 clock，沒有 clock 輔助表示「接收端即便知道發射端的 bit rate，自身的資料取樣速度也無法完全與發射端相同」，因此稱為非同步，若是像 I2C/SPI 等傳輸介面是包含 clock 訊號的，就稱為「同步傳輸」。

Protocol 通訊協定

簡單來說，我們可以將 RS232 視為 UART 的高電壓版本，下圖的 MAX232 就是做轉電壓。用有學問一點的說法來講，RS232 定義了實體層，方便各種裝置彼此交換資料，而每個裝置中處理器裡面的 UART 模組，則負責資料收送的功能。