串口通信基础

单片机与外围设备，单片机与单片机之间进行通信，通俗点说就是数据传输，数据传输的方式有多种，我们经常用到的就有串口通信、IIC通信、RS232,485,CAN总线等等。目前在中小学实验室中，学生们操作开源硬件，用到的通信方式以IIC，串口通信居多。今天咱们就先来聊聊串口通信。

单片机的CPU和外界通信时采用的是并行模式，为什么采用并行模式？大家只要稍微一思考就能想出答案。并行通信指的是数据(以8位为基数)在传输时一次同时发送8个位，打个比方，这就像8个人同时去打水，每人提一个水桶，那怎样才能在最短的时间内将8个水桶装满水呢？那当然是用8个水龙头同时为8个水桶装水，每个水龙头装一个桶，8个水龙头相互之间各不影响。单片机的接口与外部设备进行通信时则是采用串行通信模式，所谓串行通信模式，就是数据按照顺序一位一位的传输，数据的传输具有时间上的先后顺序。同样打个比方，8个人去提水，只有一个水龙头，这8个人就要一个一个排队，装满一个水桶再装下一个水桶。很显然，并行通信比串行通信速度更快。

采用并行通信，由于在同一时间内需要同时发送或接收8个位的数据，每个数据占据一个数据位，就需要8条数据线来进行数据传送与接收，在提高传输速度的同时牺牲了硬件资源；而采用串行通信，数据是一个位一个位的按顺序发送或接收，那就只需要两条数据线就够了，一条用于发送数据，一条用于接收数据。数据传输的速度比不上并行通信，但是节省了大量的硬件资源。

至此，也许你已经对串口通信有了初步认识，但是，还没结束。我们在应用串口通信时还会遇到一些专业术语知识，下面我再给大家简单介绍一下：

1、串口连接。单片机进行串口通信时总是要求实现数据的双向传输，即发送数据和接收数据。在我们的单片机上你会找到串口通信接口，TXD(Transmit Data)数据发送端口和RXD（Receive Data）数据接收端口。单片机在进行串行通信连接时，一方的TX数据发送端要接另一方的RX数据接收端；RX数据接收端接另一方的TX数据发送端。即你发我收，我发你收。当然还要为单片机提供电源，这个就不用多说了吧！

2、波特率（bps）。bits per second，比特/秒。也叫做比特率，只是音译上的区别而已。它反应的是每秒进行通讯的位数。我们经常看到电脑网络连接速度XXMbps，即是指每秒钟处理数据的个数为XX兆位。

3、数据模式。这里就要为大家介绍下数据位、停止位、校验位的概念。

     数据位是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包时，实际的数据不一定全是8位的，标准的值是5、6、7和8位。究竟是几位取决于实际传送的信息。我们都知道一个字节是8个位。标准的ASCII码是0～127（7位）。而扩展的ASCII码则是0～255（8位）。如果数据使用标准 ASCII码，那么每个数据包就是7个数据位。每个数据包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。

停止位用于表示一个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的时差，导致不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，它还提供计算机校正时钟同步的机会。停止位的位数越多，时钟校正的程度越大，数据传输率同时也越慢。

检验位是串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。也可以没有校验位。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶数个或者奇数个逻辑1。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑1的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位为1，这样就有3个逻辑1位。高位和低位不是真正的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接收设备能够知道一个位的状态，判断通信是否受到干扰或者传输和接收数据是否同步。

一般在默认的情况下为“8N1”模式，即8位数据位，无（None）校验，1位停止位。

相信通过以上介绍，你已经对串口通信又有了更深的理解。真正掌握串口通信原理还需要在实践中不断探索，总结。下一次我们开始IIC通信的讲解。