嵌入式学习笔记（24）串口通信的基本概念

• 串口：universal asynchronous reciver and transmitter，通用异步收发器

串口通信的特点：异步、电平信号、串行

（1）异步：串口通信的发送方和接收方之间没有统一的时钟信号。

（2）电平信号：串口通信出现的时间比较早，速率较低，传输的距离较近，所以干扰还不太明显，因此当时使用了电平信号传输。后期出现的传输协议都改成差分信号传输了。

（3）串行通信：串口通信每次同时只能传输1个二进制位。

电平信号中的RS232电平和TTL电平

（1）电平信号是用信号线减去参考线电平得到的电压差，这个电压差决定了传输值是1还是0。

（2）在电平信号时多少V代表1，多少V代表0不是固定的，取决于电平标准。譬如RS232电平中-3V~-15V表示1，+3V~+15V表示0；TTL电平则是+5V表示1，0V表示0。

（3）RS232还是TTL都是为了在传输线上表示1和0。区别在于适用的环境和条件不同。RS232电平电压定义范围比较大，适合抗干扰大，距离远的情况；TTL电平电压定义范围比较小，适合距离近且干扰小的情况。

（4）工业上用串口时都用RS232，传输距离小于15米，TTL电平一般用在电路板内部两个芯片之间。

（5）把TTL电平和RS232电平接混是不可以的

波特率

（1）波特率（bandrate），指的是串口通信的速率，即串口通信时每秒可以传输多少个二进制位。（譬如每秒钟可以传输9600个二进制位（传输一个二进制位需要的时间是1/9600秒，也就是104us），波特率就是9600。）单位是bps。

（2）串口通信的波特率不能随意设定，而应该在一些值中去选择。一般最常见的波特率是9600或者115200（低端单片机如51常用9600，高端单片机和嵌入式SoC一般用115200）.为什么波特率不可以随便指定？主要是因为：第一，通信双方必须事先设定相同的波特率这样才能成功通信，如果发送方和接收方按照不同的波特率通信则根本收不到，因此波特率最好是大家熟知的而不是随意指定的。第二，常用的波特率经过长久发展，就形成了共识，大家常用就是9600或者115200。

起始位、数据位、奇偶校验位、停止位

（1）串口通信时，收发是一个周期一个周期进行的，每周期传输n个二进制位。这一个周期就叫做一个通信单元，一个通信单元由：起始位+数据位+奇偶校验位+停止位组成的。

（2）起始位是发送方开始发送一个通信单元的标志；数据位是一个通信单元中发送的有效信息；奇偶校验位是用来校验数据位的，以防止数据位出错；停止位是发送方用来表示本通信单元结束的标志。

（3）起始位的定义是串口通信标准事先指定的，是由通信线上的电平变化来反应的。

（4）数据位是本次通信真正要发送的有效数据，串口通信一次发送多少位有效数据是可以设定的（一般可选的有6、7、8、9，99%情况下我们都是选择8位数据位。因为我们一般通过串口发送的文字信息都是ASCII码编码的，而ASCII码中一个字符刚好编码为8位。）

（5）奇偶校验位是用来给数据位进行奇偶校验的（把待校验的有效数据逐个位的加起来，总和为奇数奇偶校验位就为1，总和为偶数奇偶校验位就为0）的，可以在一定程度上防止位反转。

（6）停止位的定义是串口通信标准事先指定的，是由通信线上的电平变化来反映的。常见的有1位停止位，1.5位停止位，2位停止位等。99%情况下都是用1位停止位。

总结：串口通信时因为是异步通信，所以通信双方必须事先约定好通信参数，这些通信参数包括：波特率、数据位、奇偶校验位、停止位（串口通信中起始位定义是唯一的，所以一般不用选择）

单工通信和双工通信

如果只能A发B收则单工，A发B收或者B发A收（两个方向不能同时）叫半双工，A发B收同时B发A收叫全双工。

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