单片机串行通信基础：同步通信和异步通信

串行通信可以分为两种类型：同步通信、异步通信
串行通信可以分为两种类型：同步通信、异步通信 1.异步通信的特点
及信息帧格式：以起止式异步协议为例，下接收端以接收时钟和波特率因子决定一位的时间长度。

下面以波特率因子等于16（接收时钟每16 个时钟
周期，使接收移位寄存器移位一次）、正逻辑为例说明，如（2）当计到8 个时钟时，对输入信号进行检测，若仍为低电平，则确认这是起始位B，而不是干
扰信号。

（3）接收端检测到起始位后，隔16 个接收时钟，对输入信号检测一次，把对应的值作为D0 位数据。

若为逻辑1, 作为数据位1；若为逻辑0，作为数据位0。

（4）再隔16 个接收时钟，对输入信号检测一次，把对应的值作为D1
位数据。

.，直到全部数据位都输入。

（5）检测校验位P（如果有的话）。

（6）接收到规定的数据位个数和校验位后,通信接口电路希望收到停止
位S(逻辑1)，若此时未收到逻辑1，说明出现了错误，在状态寄存器中置帧错误标志。

若没有错误，对全部数据位进行奇偶校验，无校验错时，把数据位从
移位寄存器中送数据输入寄存器。

若校验错，在状态寄存器中置奇偶错标志。

（7）本幀信息全部接收完，把线路上出现的高电平作为空闲位。

（8）当信号再次变为低时，开始进入下一幀的检测。

3、异步通信的发送过程
发送端以发送时钟和波特率因子决定一位的时间长度。

（1）当初始化后，或者没有信息需要发送时，发送端输出逻辑1，即空闲位，空闲位可以有任意数量。

单片机原理及应用第2版课后答案第6章习题答案1．异步通信和同步通信的主要区别是什么？MCS-51串行口有没有同步通信功能？答案：异步通信因为每帧数据都有起始位和停止位，所以传送数据的速率受到限制。

但异步通信不需要传送同步脉冲，字符帧的长度不受限制，对硬件要求较低，因而在数据传送量不很大。

同步通信一次可以连续传送几个数据，每个数据不需起始位和停止位，数据之间不留间隙，因而数据传输速率高于异步通信。

但同步通信要求用准确的时钟来实现发送端与接收端之间的严格同步。

MCS-51串行口有同步通信功能。

2．解释下列概念：(1)并行通信、串行通信。

(2)波特率。

(3)单工、半双工、全双工。

(4)奇偶校验。

答案：（1）并行通信：数据的各位同时进行传送。

其特点是传送速度快、效率高，数据有多少位，就需要有多少根传输线。

当数据位数较多和传送距离较远时，就会导致通信线路成本提高,因此它适合于短距离传输。

串行通信：数据一位一位地按顺序进行传送。

其特点是只需一对传输线就可实现通信，当传输的数据较多、距离较远时，它可以显著减少传输线，降低通信成本，但是串行传送的速度慢。

（2）波特率：每秒钟传送的二进制数码的位数称为波特率（也称比特数），单位是bp（bitperecond），即位/秒。

（3）单工：只允许数据向一个方向传送，即一方只能发送，另一方只能接收。

半双工：允许数据双向传送，但由于只有一根传输线，在同一时刻只能一方发送，另一方接收。

全双工：允许数据同时双向传送，由于有两根传输线，在A站将数据发送到B站的同时，也允许B站将数据发送到A站。

（4）奇偶校验：为保证通信质量，需要对传送的数据进行校验。

对于异步通信，常用的校验方法是奇偶校验法。

采用奇偶校验法，发送时在每个字符（或字节）之后附加一位校验位，这个校验位可以是“0”或“1”，以便使校验位和所发送的字符（或字节）中“1”的个数为奇数——称为奇校验，或为偶数——称为偶校验。

接收时，检查所接收的字符（或字节）连同奇偶校验位中“1”的个数是否符合规定。

单片机串口通讯及通信分类、特点、基本原理、参数与设计计算方法一、按照数据传送方向分类1、单片机的通讯功能就是由串口实现的，在串口的基础上可以扩展出RS232、RS485、LIN等。

2、单工：数据传输只支持数据在一个方向上传输。

3、半双工：允许数据在两个方向上传输。

但是，在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信；它不需要独立的接收端和发送端，两者可以合并一起使用一个端口。

4、全双工：允许数据同时在两个方向上传输。

因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，需要独立的接收端和发送端分别如下图中的a、b、c所示。

二、按照通信方式分类1、同步通信：带时钟同步信号传输。

比如：SPI，IIC通信接口。

2、异步通信：不带时钟同步信号。

比如：UART(通用异步收发器)，单总线在同步通讯中，收发设备上方会使用一根信号线传输信号，在时钟信号的驱动下双方进行协调，同步数据。

例如：通讯中通常双方会统一规定在时钟信号的上升沿或者下降沿对数据线进行采样。

在异步通讯中不使用时钟信号进行数据同步，它们直接在数据信号中穿插一些用于同步的信号位，或者将主题数据进行打包，以数据帧的格式传输数据。

通讯中还需要双方规约好数据的传输速率（也就是波特率）等，以便更好地同步。

常用的波特率有4800bps、9600bps、115200bps等。

在同步通讯中，数据信号所传输的内容绝大部分是有效数据，而异步通讯中会则会包含数据帧的各种标识符，所以同步通讯效率高，但是同步通讯双方的时钟允许误差小，稍稍时钟出错就可能导致数据错乱，异步通讯双方的时钟允许误差较大。

三、STM32串口通信基础1、STM32的串口通信接口有两种，分别是：UART（通用异步收发器）、USART（通用同步异步收发器）。

而对于大容量STM32F10x系列芯片，分别有3个USART和2个UART。

2、UART引脚连接方法：①、RXD：数据输入引脚，数据接收；②、TXD：数据发送引脚，数据发送；对于两个芯片之间的连接，两个芯片GND共地，同时TXD和RXD交叉连接。

单片机同步通信和异步通信
同步通信是指通信双方在通信过程中有一个同步时钟信号，通信数据按照时钟信号的节拍进行传输。

同步通信的优点是传输速度快、传输数据可靠，但需要一个额外的时钟信号。

异步通信是指通信双方在通信过程中没有一个同步时钟信号，通信数据按照数据帧的起始位和停止位进行传输。

异步通信的优点是不需要额外的时钟信号，但传输速度较慢、传输数据容易出现错误。

在单片机的应用中，通常使用异步通信，因为单片机的资源有限，不适合使用同步通信。

在异步通信中，常用的通信协议有UART和SPI。

UART是一个通用的异步串行通信协议，常用于串口通信。

它使
用起始位、停止位和校验位来保证数据传输的可靠性。

SPI是一种同步串行通信协议，常用于单片机与外设的通信。

它使用时钟信号来同步数据传输，同时使用片选信号来选择通信的外设。

在单片机的通信应用中，需要根据具体的需求选择合适的通信方式和协议，以达到高效、可靠的通信效果。

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