【分享帖】第四课时 通信 什么是电平标准
大禹治水
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2018-03-22
在我们书本上对通信的知识只停留在科普层面，对同学实验的要求也只停留在需要同学们会使用即可。但如果想要深入学习通信方面的知识，则还需要了解很多内容，今天我们就再进一步了解通信原理，它的电平标准。
在通信实验时，我们需要准备USB转TTL串口模块，为什么要使用这个模块呢？什么是TTL呢？
我们将通信问题通俗地比喻成交通，串口通信类比成公交。当我们了解到，UART类似于公交车站，公路类似于通信线路，在公路上的规则我们称之为“电平标准”，什么是“电平标准”。
首先我们简单地看一下，我们的机器人控制器和计算机之间是怎么通信的计算机。对于我们的控制器，我们的“车站”即通讯设备是UART，
对于计算机的“车站”可以是RS232串口，也可以是USB接口，网线接口等其他接口。
我们以RS-232串口为例，如上右图所示，在稍旧式的计算机中一般会有RS-232标准的COM接口，也称为DB9接口。这里讲解RS-232是一种标准，RS-232标准主要规定了信号的用途，通讯接口以及信号的电平标准。使用RS-232标准串口的设备间通信结构图如下：
两个通讯设备的“DB9接口”之间用串口线建立起连接，串口线中使用RS-232标准传输数据信号。由于RS-232电平标准和控制器、计算机能识别的电平信号都不一样，所以信号需要经过一个“电平转换芯片”转换成控制器、计算机能识别的电平信号。
我们来看一下TTL电平标准和RS232电平标准：
| 通信标准 | 逻辑值 | 电平值 |
5V TTL电平标准 | 逻辑1 | 2.4V ~ 5.0V |
逻辑0 | 0 ~ 0.5V | |
RS-232电平标准 | 逻辑1 | -15V ~ -3V |
逻辑0 | 3V ~ 15V |
常见的电子电路中常用TTL的电平标准。理想状态下使用5V表示二进制逻辑1，使用0V表示二进制逻辑0。为了增加串口通讯的远距离传输及抗干扰能力，它使用-15V表示逻辑1，+15V表示逻辑0。
通俗的说，不同的电平标准就是通过不同的电平信号来表示逻辑“0”和“1”。如果要使用电平标准不同的通信方式通信，则需要添加电平转换模块。
在我们串口实验中，我们需要使用到USB 转TTL 串口模块，这个模块就是进行电平转换的电子模块，将TTL和USB电平进行相互转换。电平变换了，但传递的信息却不会变。
串口通讯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，通讯双方的数据包格式要规约一致才能正常收发数据。串口通讯协议规定了数据包的内容，它由起始位、主体数据位、校验位以及停止位组成。
我们称电平标准为通信的物理层，称通信的数据帧结构为通信的协议层。
所以想完全了解一个通信的原理，需要先学习物理层的知识，再学习协议层的内容，最后学习其程序的应用。
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