[Arduino] 解決RS-232轉TTL的邏輯反向問題 (亂碼問題)
獻慶最近正在使用Arduino執行一個專案中，需要讀取外部機器的RS-232訊號。由於Arduino並不支援RS-232，為解決此問題，將用到RS-232轉TTL的模組來把訊號傳入Arduino中。
於是就去找了個RS-232轉TTL模組來，想說問題馬上就可以解決，結果...
結果就踢鐵板了!
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| RS232轉TTL模組。 |
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| 使用晶片為MAX3232 ESE+DN19。 |
讀取的訊號，看起來就是亂碼，無法判讀。
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| 訊號看起來像亂碼，無法判讀。 |
發現問題(猜問題)
儘管這個訊號看起來像亂碼，但好像有點規則。
因此獻慶寫了一個測試程序，對那個RS-232轉TTL的通道，每秒輸出一個字串 "0123456789abcdefgh" ，來看看轉換後的效果。
字串"0123456789abcdefgh"經過RS-232轉TTL後，雖然看起來還是一堆問號，但似乎有種規則。
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| 字串"0123456789abcdefgh"經過RS232轉TTL後，變成問號一堆的文字。 |
接下來再寫一個程式，這次不傳字串，改傳Hex代碼
傳一組{0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0A}的Hex碼
出現有規則的Hex碼{0xFD,0xFB,0xF9,0xF7,0xF5,0xF3,0xF1,0xEF,0xED,0xEB,0x00}
再用這組有規則的碼{0xFD,0xFB,0xF9,0xF7,0xF5,0xF3,0xF1,0xEF,0xED,0xEB,0x00}傳一次。
結果，看起來有接近我們原始要傳的Hex碼，但順序有些對調。
由這些測試，合理推斷RS-232轉TTL的模組並未完全轉換訊號，應該是只轉換了工作電壓但卻沒有將邏輯電壓轉換好，簡單說就是做半套。
有了一些猜測，接下來還是要做一些功課。
RS232 vs TTL
既然要做轉換，當然要對這兩種訊號有一些基本了解，還是得做點功課。
主要來說有兩個差異性。
第一個差異是訊號的電壓，一般而言TTL會用0V跟5V為訊號電壓，而RS-232會用13V跟-13V為訊號電壓。(RS-232的規範電壓其實是一個範圍，這裡用一個定值，方便參考)
第二個差異是電壓邏輯，也就是哪個電壓要代表0，哪個要代表1。一般而言TTL會用0V代表0，用5V代表1。而RS-232會用13V代表0，用-13V代表1。
因此，RS232與TTL間，不管是訊號電壓或是電壓邏輯都是不同的。
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| RS232與TTL訊號對比。 |
想看示波器上面顯示的實際波形，可參考這篇
【實作實驗室】最原始的通訊介面 — RS232與UART的差別
解決方案(猜答案)
使用software serial並開啟反向邏輯設定
這個方式經過獻慶寫程序測試後，確實可解決邏輯反向問題。
透過SoftwareSerial語法中的inverse_logic來更改邏輯方向。
SoftwareSerial(rxPin, txPin, inverse_logic)
inverse_logic: 預設是0，或者就不要寫這個選項。設為1時，就會反向，也就是可以處理邏輯反向的訊號。
但要注意
- Software serial的傳輸速度上限會比原生的hardware serial傳輸速度上限慢上許多。
- 並不是每片板子的每個pin都支援software serial功能，使用前要先看板子的說明文件，或者就一個pin一個pin慢慢去測試。
- Arduino官網上說的可支援software serial的pin腳，是針對官方版Arduino板。若使用的是非官方版的Arduino板，請一個pin一個pin慢慢去測試。有可能官方文件說某個pin支援，但非官方版的Arduino板卻不支援，那就得看人品了。(看來官方版Arduino板還是有它的品質在)
PS:
但為何一開始有學software serial的人，卻不知道有開啟反向邏輯設定?
因為Arduino官網給software serial的語法範例介紹是長這樣
SoftwareSerial(rxPin, txPin)
所以很多人不知道後面還有開啟反向邏輯設定
要另外去完整的語法介紹頁面，才會看到
SoftwareSerial(rxPin, txPin, inverse_logic)
參考資料:
SoftwareSerial Library
Software Serial Example
SoftwareSerial(rxPin, txPin, inverse_logic)
檢討與感想
1.
其實這種邏輯反向的問題，對電子背景科班出身的人而言，太輕鬆了。老經驗的看到亂碼就猜到答案了，嚴謹一點的，用示波器就可以看到訊號反向，在了解問題方面，幾乎不浪費時間。解決手段也會相當豐富，且有效率。
對獻慶而言，這就充滿了挑戰、當然也伴隨著學習的成就感!
這些失敗都是美妙的經驗，成就我們走到終點時的那一丁點回憶!
2.
原本以為對於Arduino這種open source的東西買官方版的產品是一種不良投資(價格通常是非官方版的2~5倍不等)，但事實上獲得的好處卻更多。
官方版Arduino品質穩定，也有官方文件的支持，加速開發節奏，同時也保障學習跟開發品質。
非官方版Arduino的品質不穩定，不一定可依據官方版文件來進行開發，也難以保障學習跟開發品質。例如: 本次開發中發現，非官方版Arduino的各個pin對software serial的支援度不穩定，沒辦法根據官方文件去使用，要一個pin一個pin去試。
所以，使用官方版Arduino有其價值!
PS: 想欣賞官方版Arduino的朋友，可參考下方相關Po文的內容。
GOOD! ^_^
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