在当今的电子系统中，经常需要板内、板间或者下位机与上位机之间进行数据的发送与接收,这就需要双方共同遵循一定的通信协议来保证数据传输的正确性。常见的协议有UART(通用异步收发传输器)、IIC(双向两线总线)、SPI(串行外围总线)、USB2.0/3.0（通用串行总线）以及Ethernet（以太网）等。在这些协议当中，最为基础的就是UART，因其电路结构简单、成本较低，所以在注重性价比的情况下，使用非常广泛。
通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)是一种异步收发传输器，其在数据发送时将并行数据转换成串行数据来传输，在数据接收时将接收到的串行数据转换成并行数据，可以实现全双工传输和接收。它包括了RS232、RS449、RS423、RS422和 RS485等接口标准规范和总线标准规范。换句话说，UART是异步串行通信的总称。而 RS232、RS449、RS423、RS422和RS485等，是对应各种异步串行通信口的接口标准和总线标准，它们规定了通信口的电气特性、传输速率、连接特性和接口的机械特性等内容。
RS232通信接口标准
RS232是美国电子工业协会（Electronic Industries Association ,EIA）于1962年颁布的通信标准，其全称是：DTE和DCE的电气/机械接口标准。“DTE”是英文“Data Terminal Equipment ”的缩写，翻译为“数据终端设备”，比如计算机；“DCE”是英文“Data Circuit-terminating Equipment”的缩写，翻译为“数据电路端接设备”。也有将其写作“Data Communication Equipment”，翻译为“数据通信设备”，比如调制解调器。“RS232”名称中的“RS”是“Recommand Standard”的缩写，表示“推荐标准”。“232”是标识号。早期的RS232是为了实现计算机、程控电话、调制解调器之间通信而制定的标准，后来经过多次改版，成了一种通用的串行通信标准。RS232的改版信息如下：
- 1969年C版本（RS232-C）；
- 1986年D版本（RS232-D）；
- 1991年E版本（RS232-E）；
- 1997年F版本（RS232-F）；
目前，在工业自动化领域，RS232多用于触摸屏、读卡器、扫码枪、打印机等设备与PLC之间的通信。
在F版本中定义了9针串口，同样包括公头（用于DTE）和母头（用于DCE）两种，如下图所示：
RS232，DB9 针脚定义
由于两个通讯设备之间的收发信号(RXD与TXD)应交叉相连，所以调制调解器端的 DB9母头的收发信号接法一般与公头的相反，两个设备之间连接时，只要使用“直通型”的串口线连接起来即可。
串口线中的RTS、CTS、DSR、DTR及 DCD信号，使用逻辑1表示信号有效，逻辑О表示信号无效。例如，当计算机端控制DTR信号线表示为逻辑1时，它是为了告知远端的调制调解器，本机已准备好接收数据，0则表示还没准备就绪。平时使用时一般只使用RXD，TXD，GND三条线即可。
RS232通信协议细则
1、RS232是UART的一种，没有时钟线，只有两根数据线，分别是rx和 tx，这两根线都是1bit位宽的。其中rx是接收数据的线，tx是发送数据的线。
2、rx位宽为1bit，PC机通过串口调试助手向设备发8bit数据时，设备通过串口线rx一位一位地接收，从最低位到最高位依次接收，最后在设备里面位拼接成8比特数据。
3、tx位宽为1bit，设备通过串口往PC机发8bit数据时，设备把8bit数据通过ts线一位一位的传给PC机，从最低位到最高位依次发送，最后上位机通过串口助手按照RS232协议把这一位一位的数据位拼接成8bit数据。
4、串口数据的发送与接收是基于帧结构的，即一帧一帧的发送与接收数据。每一帧除了中间包含8bit有效数据外，还在每一帧的开头都必须有一个起始位，且固定为0;在每一帧的结束时也必须有一个停止位，且固定为1，即最基本的帧结构（不包括校验等）有10bit。在不发送或者不接收数据的情况下，rx和 tx处于空闲状态，此时rx和 tx线都保持高电平，如果有数据帧传输时，首先会有一个起始位，然后是8bit的数据位，接着有1bit的停止位，然后rx和 tx继续进入空闲状态，然后等待下一次的数据传输。如图所示为一个最基本的RS232帧结构。
RS232 帧结构
5、波特率:在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元（因为串口是1bit进行传输的，所以其码元就是代表一个二进制数)，每秒钟通过信号传输的码元数称为码元的传输速率，简称波特率，常用符号“Baud”表示，其单位为“波特每秒（Bps)”。串口常见的波特率有4800、9600、115200等。
6、比特率:每秒钟通信信道传输的信息量称为位传输速率，简称比特率，其单位为“每秒比特数（bps)”。比特率可由波特率计算得出，公式为:比特率=波特率*单个调制状态对应的二进制位数。如果使用的是9600的波特率，其串口的比特率为:9600Bps *lbit= 9600bps。
7、由计算得串口发送或者接收1bit数据的时间为一个波特，即1/9600秒，如果用50MHz（周期为20ns）的系统时钟来计数，
需要计数的个数为cnt =(1s * 10^9)ns /9600bit/20ns ~=5208个系统时钟周期，即每个bir数据之间的间隔要在50MHz的时钟频率下计数5208次。
8、上位机通过串口发8bit数据时，会自动在发8位有效数据前发一个波特时间的起始位，也会自动在发完8位有效数据后发一个停止位。同理，串口助手接收上位机发送的数据前，必须检测到一个波特时间的起始位才能开始接收数据，接收完8bit 的数据后，再接收一个波特时间的停止位。
