串行通信基本概念

串行通信基础知识本节简要概括了串行通信中的相关概念，为学习PC 机与MCU 的串行通信做准备。

1. 基本概念我们知道，“位”（bit ）是二进制数字的简称，是可以拥有两种状态的最小二进制值，分别用“0”和“1”表示。

在计算机中，通常一个信息单位用8位二进制表示，称为一个“字节”（byte ）。

串行通信的特点是：数据以字节为单位，按位的顺序从一条传输线上发送出去。

这里至少涉及到以下几个问题：第一，每个字节之间是如何区分的？第二，发送一位的持续时间是多少？第三，怎样知道传输是正确的？第四，可以传输多远？等等。

这些问题属于串行通信的基本概念。

串行通信分为异步通信与同步通信两种方式，本节主要给出异步串行通信的一些常用概念。

正确理解这些概念，对串行通信编程是有益的。

① 异步串行通信的格式在MCU 的英文芯片手册上，通常说SCI 采用的是NRZ 数据格式，英文全称是：“standard non-return-zero mark/space data format ”，可以译为：“标准不归零传号/空号数据格式”。

这是一个通信术语，“不归零”的最初含义是：用负电平表示一种二进制值，正电平表示另一种二进制值，不使用零电平。

“mark/space ”即“传号/空号”分别是表示两种状态的物理名称，逻辑名称记为“1/0”。

对学习嵌入式应用的读者而言，只要理解这种格式只有“1”、“0”两种逻辑值就可以了。

图3.3.1给出了8位数据、无校验情况的传送格式。

这种格式的空闲状态为“1”，发送器通过发送一个“0”表示一个字节传输的开始，随后是数据位（在MCU 中一般是8位或9位，可以包含校验位）。

最后，发送器发送1到2位的停止位，表示一个字节传送结束。

若继续发送下一字节，则重新发送开始位，开始一个新的字节传送。

若不发送新的字节，则维持“1”的状态，使发送数据线处于空闲。

从开始位到停止位结束的时间间隔称为一帧（frame ）。

所以，也称这种格式为帧格式。

串行通信的基本概念1．串行通信与并行通信在微型计算机中，通信（数据交换）有两种方式：串行通信和并行通信。

串行通信——是指计算机与I/O设备之间仅通过一条传输线交换数据，数据的各位是按顺序依次一位接一位进行传送。

并行通信——是指计算机与I/O设备之间通过多条传输线交换数据，数据的各位同时进行传送。

应该理解所谓的并行和串行，仅是指I/O接口与I/O设备之间数据交换（通信）是并行或串行。

无论怎样CPU与I/O接口之间数据交换总是并行。

二者比较：串行通信的速度慢，但使用的传输设备成本低，可利用现有的通信手段和通信设备，适合于计算机的远程通信；并行通信的速度快，但使用的传输设备成本高，适合于近距离的数据传送。

2．异步串行方式的特点和字符格式（1）异步串行方式的特点所谓异步通信，是指数据传送以字符为单位，字符与字符间的传送是完全异步的，位与位之间的传送基本上是同步的。

异步串行通信的特点可以概括为：①以字符为单位传送信息。

②相邻两字符间的间隔是任意长。

③接收时钟和发送时钟只要相近就可以。

异步方式特点简单的说就是：字符间异步，字符内部各位同步。

（2）异步串行方式的数据格式（字符格式）异步串行通信的数据格式如图1所示，每个字符（每帧信息）由4个部分组成：①1位起始位，规定为低电0；②5～8位数据位，即要传送的有效信息；③1位奇偶校验位；④1～2位停止位，规定为高电平1。

图1 异步串行数据格式3．同步串行方式的特点和数据格式（1）同步串行方式的特点所谓同步通信，是指数据传送是以数据块（一组字符）为单位，字符与字符之间、字符内部的位与位之间都同步。

同步串行通信的特点可以概括为：①以数据块为单位传送信息。

②在一个数据块（信息帧）内，字符与字符间无间隔。

③接收时钟与发送进钟严格同步。

（2）同步、串行方式的数据格式同步串行通信的数据格式如图2所示，每个数据块（信息帧）由3个部分组成：①2个同步字符作为一个数据块(信息帧)的起始标志；②n个连续传送的数据③2个字节循环冗余校验码(CRC)图2 同步串行数据格式4．波特率、波特率因子与位周期波特率——是指单位时间传输二进制数据的位数，其单位为位/秒（B/S）或波特。

串口工作原理一、引言串口是计算机与外部设备之间进行数据传输的重要接口之一。

它广泛应用于各种领域，如通信、控制、仪器仪表等。

本文将详细介绍串口的工作原理。

二、串口的基本概念1. 串行通信串行通信是指在一个时刻只有一个位元（bit）被传输的通信方式。

与之相对的是并行通信，它可以同时传输多个位元。

2. 串口串口是计算机与外部设备之间进行数据传输的接口，它通过发送和接收数据来实现计算机与外部设备之间的通信。

3. 波特率波特率（Baud Rate）指每秒钟传送的码元（符号）数，它决定了数据传输速度。

常见的波特率有9600bps、115200bps等。

4. 数据位、停止位和校验位数据位指每个字符中包含的二进制位数，常用值为7或8；停止位指在每个字符后添加几个空闲位，常用值为1或2；校验位则用于检测数据传输过程中是否出现错误，常用值为奇校验、偶校验或无校验。

三、串口工作原理1. 发送端工作原理串口发送数据时，首先将数据转换为二进制形式，并将其存储在发送缓冲区中。

然后，串口控制器会读取发送缓冲区中的数据，并将其转换为电信号，通过串口线路传输到接收端。

在发送过程中，串口控制器会根据波特率、数据位、停止位和校验位等参数来生成相应的电信号，并将其送入串口线路。

具体来说，每个字符的传输包括起始位、数据位、可选的校验位和停止位。

2. 接收端工作原理当接收端检测到有信号输入时，它会将这些信号转换为数字形式，并存储在接收缓冲区中。

然后，计算机可以读取接收缓冲区中的数据并进行处理。

在接收过程中，串口控制器会根据波特率、数据位、停止位和校验位等参数来解析传输过来的电信号，并将其转换为二进制形式。

如果启用了校验功能，则还需要对接收到的数据进行校验以确保传输的准确性。

3. 数据流控制为了防止发送端和接收端之间出现速度不匹配导致的数据丢失或错误，通常需要使用数据流控制技术。

常见的数据流控制方式有硬件流控制和软件流控制。

硬件流控制是通过串口线路上的特殊信号来实现的，如RTS（请求发送）和CTS（清除发送）。

简述单片机串行通信的波特率摘要：一、单片机串行通信的基本概念二、波特率的定义及意义三、波特率的计算方法四、波特率与通信距离、数据速率的关系五、如何选择合适的波特率六、结论正文：一、单片机串行通信的基本概念单片机串行通信是指单片机通过串行接口与其他设备进行数据传输的过程。

在这个过程中，数据是一位一位地按照一定的时间间隔依次传输，从而实现数据的远程传输和控制。

串行通信在电子设备、计算机网络等领域有着广泛的应用。

二、波特率的定义及意义波特率（Baud Rate）是衡量串行通信数据传输速率的重要指标，它表示每秒钟传输的比特数。

波特率越高，数据传输速率越快。

在实际应用中，波特率决定了通信的稳定性和可靠性，因此选择合适的波特率至关重要。

三、波特率的计算方法波特率的计算公式为：波特率= 数据速率/ 传输位数。

其中，数据速率指的是单位时间内传输的比特数，传输位数指的是每个数据帧中数据的位数。

四、波特率与通信距离、数据速率的关系波特率与通信距离和数据速率之间存在一定的关系。

通信距离较远时，信号衰减较大，可能导致数据传输错误，此时应降低波特率以提高通信的可靠性。

而数据速率较高时，传输时间较短，可以适当提高波特率以提高传输效率。

五、如何选择合适的波特率选择波特率时，应综合考虑通信距离、数据速率、传输可靠性等因素。

在保证通信可靠性的前提下，尽量选择较高的波特率以提高传输效率。

此外，还需注意波特率与通信协议的兼容性，确保不同设备之间的顺畅通信。

六、结论单片机串行通信的波特率是衡量数据传输速率的重要指标，选择合适的波特率对保证通信的稳定性和可靠性具有重要意义。