一、什么是串口？

串口是I/O接口的一种，它是采用串行通信协议在一条信号线上将数据一个比特一个比特的逐位进行传输的通信模式，所以又称“串行通信接口”，也称为COM接口。
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二、数据传输方式

  • 并行通讯
  • 串行通讯

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并行串行通讯的特点对比：

  • 串行通信长距离、低速率
  • 并行通信短距离、高速率

三、串行通信

3.1 串行通信的特点

节省传输线但数据传输效率低

  1. 使用串行通信方式时，发送和接收到的每一个字符实际上都是一次一位的传送的，每一位为“1”或“0”
  2. 串行通信的数据是逐位传送的，发送方发送的每一位都具有固定的时间间隔
  3. 要求接收方也要按照发送方同样的时间间隔来接收每一位
  4. 不仅如此，接收方还要确定一个信息组的开始和结束，为此，串行通信对传送数据的格式作了严格的规定

    3.2 基本串行通信方式

    3.2.1 同步通信

  • 通过程序识别同步字符来实现数据的发送和接收
  • 所谓同步通信(SYNC)是指在约定的通信速率下，发送端和接收端的时钟信号频率和相位始终保持一致(同步)，这就保证了通信双方在发送和接收数据时具有完全一致的定时关系。
    • 同步通信把许多字符组成一个信息组，或称为信息帧，每帧的开始用同步字符来指示。
    • 由于绝大多数的应用场合下发送和接收的双方采用的都是同一时钟，所以在传送数据的同时还要传送时钟信号，以便接收方可以用时钟信号来确定每个信息位。
    • 同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。
  • 优点
    • 传送信息的位数几乎不受限制，通常一次通信传输的数据由几十到几千个字节，通信效率较高
  • 缺点
    • 要求在通信中始终保持精确的同步时钟，即发送时钟和接收时钟要严格的同步，这两个时钟源如果是独立的则必须保证高精度的同步，在发送一个信息帧内不得出现时钟信号的累积误差/错位。
    • 所以其发送器和接收器比较复杂，成本也较高，一般用于传送速率要求较高的场合。
    • 很常用的做法是两个设备采用同一个时钟源（晶振），但这对于不同厂家生产的设备，实现起来相当麻烦而且成本很高。

3.2.2 异步通信

  • 通过程序识别起始字符再同步来实现数据的发送和接收
  • 异步通信方式(ASYNC)，又称起止式异步通信，是计算机通信中最常用的数据信息传输方式。
  • 在异步通信中有两个比较重要的指标：字符帧格式和波特率。
    • 数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。
    • 字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。
    • 发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。

3.3 异步串行通信的数据格式

  • 它是以字符为单位进行传输的，字符之间没有固定的时间间隔要求;
  • 而每个字符中的各位则以固定的时间传送;
  • 收、发双方取得同步的方法是采用在字符格式中设置起始位和停止位。
  • 在一个有效字符正式发送前，发送器先发送一个起始位，然后发送有效字符位，在字符结束时再发送一个停止位，起始位至停止位构成一帧。
  • 停止位后面是不定长的空闲位，停止位和空闲位都规定为高电平（逻辑值为1），这样就保证起始位开始处一定有一个下跳沿，这种格式是靠起始位和停止位来实现字符的界定或同步的，故称为起止式协议
  • 空闲位表示线路处于空闲状态，停止位结束到下一个字符的起始位之间的空闲位要由高电平来填充(只要不发送下一个字符，线路上就始终为空闲位)，此时线路上为逻辑“1”电平。

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串行通信接口标准

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