串口通讯详解

这篇文章包含了串口通讯里面的大部分概念问题

目录

串口通讯线

同步串行（ISP）

 异步串行（UART）

 波特率

数据帧

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 串口通讯线

串口通信线最少需要2根（GND和信号线），可以实现单工通信，也可以使用3根通信线（Tx、Rx、GND）来实现全双工。

通过串口不管发数字、还是文本还是命令还是什么，都要先对发送内容进行编码，编码成二进制再进行逐个位的发送。
串口发送的一般都是字符，一般都是ASCII码编码后的字符，所以一般设置数据位都是8，方便刚好一帧发送1个字符。

同步串行（ISP）

串口通信的两种最基本的方式：同步串行通信方式和异步串行通信方式。

同步串行是指ISP（interface Serial Peripheral ）的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。ISP总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息，TRM450是ISP接口。

同步通信时，通信双方共用一个时钟，这是同步通信区分于异步通信的最显著的特点。在异步通信中，每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，以致占用了时间。所以在数据块传送时，为提高通信速度，常去掉这些标志，而采用同步通信。同步通信中，数据开始传送前用同步字符来指示（常约定1～2个），并由时钟来实现发送端和接收端的同步，即检测到规定的同步字符后，下面就连续按顺序传送数据，直到一块数据传送完毕。同步传送时，字符之间没有间隙，也不要起始位和停止位，仅在数据开始时用同步字符SYNC来指示，其数据格式见图。

 异步串行（UART）

异步串行是指UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通用异步接收/发送。UART是一个并行输入成为串行输出的芯片，通常集成在主板上。UART包含TTL电平的串口和RS232电平的串口。 TTL电平是3.3V的，而RS232是负逻辑电平，它定义+5到+25V为低电平，而-3到-25V为高电平，MDS2710、MDS SD4、EL805等是RS232接口，EL806有TTL接口。

异步通信采用固定的通信格式，数据以相同的帧格式传送。每一帧由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。起始位表示发送方要开始发送一个通信单元；数据位是一个通信单元中发送的有效信息位；奇偶校验位是用来校验数据位，以防止数据位出错的；停止位是发送方用来表示本通信单元结束标志的。

通过异步收发器（UART）用来传输串行数据。UART之间以全双工方式传输数据，最精简的连接方法只有三条连线：TXD用于发送数据，RXD用于接收数据，Gnd给双方提供参考电平。

传输数据之前，UART之间要约定数据的传输速率（即每位所占时间，其倒数成为波特率）、数据的帧格式（即有多少个数据位、是否使用校验位、是奇校验还是偶校验、有几位停止位）。通讯双方的数据包格式要约定一致才能正常收发数据。

 UART使用标准的CMOS逻辑电平（0—5V、0—3.3V、0—2.5V或0—1.8V四种）来表示数据，高电平为1，低电平为0。为了增强干扰能力，提到传输长度，通常将CMOS逻辑电平转换为RS-232逻辑电平（3—15V以0表示，-3 — -15V以1表示）。

 波特率

波特率（Baud rate）是指数据传送时，每秒传送数据二进制代码的位数，它的单位是位/秒（bps）。1波特就是一位每秒。

假设数据传送速率是每秒120字符，而每个字符格式包括10个代码位（1个起始位、一个终止位、8个数据位），这时传送的波特率为：10× 120 = 1200b/s

位传送时间宽度Td＝波特率的倒数，则上式中的Td＝1/1200s＝0.883ms。

在异步串行通信中，接收设备和发送设备保持相同的传送波特率，并以每个字符数据的起始位与发送设备保持同步。起始位。数据位。奇偶位和停止位的约定，在同一次传送过程中必须保持一致，这样才能成功的传送数据。

数据帧

数据帧，就是数据链路层的协议数据单元，它包括三部分：帧头，数据部分，帧尾。

其中，帧头和帧尾包含一些必要的控制信息，比如同步信息、地址信息、差错控制信息等；

数据部分则包含网络层传下来的数据

数据帧的接收与发送都是按照字节进行，一帧数据里面的数据部分可以包含多个数据，每一个数据都是用UART通信格式进行接收发送的数据（有开始位，数据位，校验位，停止位）