00. 目錄

01. 串行通訊與并行通訊

按數(shù)據(jù)傳送的方式，通訊可分為串行通訊與并行通訊，串行通訊是指設備之間通過少量數(shù)據(jù)信號線(一般是8根以下)， 地線以及控制信號線，按數(shù)據(jù)位形式一位一位地傳輸數(shù)據(jù)的通訊方式。而并行通訊一般是指使用8、16、32及64根或更多的數(shù)據(jù)線進行傳輸?shù)耐ㄓ嵎绞剑?它們的通訊傳輸對比說明見圖 并行通訊與串行通訊的對比圖 ，并行通訊就像多個車道的公路， 可以同時傳輸多個數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)，而串行通訊，而串行通訊就像單個車道的公路，同一時刻只能傳輸一個數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)。

很明顯，因為一次可傳輸多個數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù) ，在數(shù)據(jù)傳輸速率相同的情況下，并行通訊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量要大得多， 而串行通訊則可以節(jié)省數(shù)據(jù)線的硬件成本(特別是遠距離時)以及PCB的布線面積， 串行通訊與并行通訊的特性對比見表 串行通訊與并行通訊的特性對比。

不過由于并行傳輸對同步要求較高，且隨著通訊速率的提高，信號干擾的問題會顯著影響通訊性能，現(xiàn)在隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的應用場合采用高速率的串行差分傳輸。

02. 全雙工、半雙工及單工通訊

根據(jù)數(shù)據(jù)通訊的方向，通訊又分為全雙工、半雙工及單工通訊，它們主要以信道的方向來區(qū)分，見圖 全雙工-半雙工及單工通訊 及表 通訊方式說明。

仍以公路來類比，全雙工的通訊就是一個雙向車道，兩個方向上的車流互不相干；半雙工則像鄉(xiāng)間小道那樣，同一時刻只能讓一輛小車通過， 另一方向的來車只能等待道路空出來時才能經(jīng)過；而單工則像單行道，另一方向的車輛完全禁止通行。

03. 同步通訊與異步通訊

根據(jù)通訊的數(shù)據(jù)同步方式，又分為同步和異步兩種，可以根據(jù)通訊過程中是否有使用到時鐘信號進行簡單的區(qū)分。

在同步通訊中，收發(fā)設備雙方會使用一根信號線表示時鐘信號，在時鐘信號的驅(qū)動下雙方進行協(xié)調(diào)， 同步數(shù)據(jù)，見圖 同步通訊。 通訊中通常雙方會統(tǒng)一規(guī)定在時鐘信號的上升沿或下降沿對數(shù)據(jù)線進行采樣。

在異步通訊中不使用時鐘信號進行數(shù)據(jù)同步，它們直接在數(shù)據(jù)信號中穿插一些同步用的信號位，或者把主體數(shù)據(jù)進行打包， 以數(shù)據(jù)幀的格式傳輸數(shù)據(jù)，見圖 某種異步通訊 ，某些通訊中還需要雙方約定數(shù)據(jù)的傳輸速率，以便更好地同步。

在同步通訊中，數(shù)據(jù)信號所傳輸?shù)膬?nèi)容絕大部分就是有效數(shù)據(jù)，而異步通訊中會包含有幀的各種標識符，所以同步通訊的效率更高， 但是同步通訊雙方的時鐘允許誤差較小，而異步通訊雙方的時鐘允許誤差較大。

04. 通訊速率

衡量通訊性能的一個非常重要的參數(shù)就是通訊速率，通常以比特率(Bitrate)來表示，即每秒鐘傳輸?shù)亩M制位數(shù)， 單位為比特每秒(bit/s)。容易與比特率混淆的概念是“波特率”(Baudrate)，它表示每秒鐘傳輸了多少個碼元。 而碼元是通訊信號調(diào)制的概念，通訊中常用時間間隔相同的符號來表示一個二進制數(shù)字，這樣的信號稱為碼元。 如常見的通訊傳輸中，用0V表示數(shù)字0，5V表示數(shù)字1，那么一個碼元可以表示兩種狀態(tài)0和1，所以一個碼元等于一個二進制比特位， 此時波特率的大小與比特率一致；如果在通訊傳輸中，有0V、2V、4V以及6V分別表示二進制數(shù)00、01、10、11， 那么每個碼元可以表示四種狀態(tài)，即兩個二進制比特位，所以碼元數(shù)是二進制比特位數(shù)的一半，這個時候的波特率為比特率的一半。 因為很多常見的通訊中一個碼元都是表示兩種狀態(tài)，人們常常直接以波特率來表示比特率，雖然嚴格來說沒什么錯誤，但希望您能了解它們的區(qū)別。

05. 通信接口

通信的目的：將一個設備的數(shù)據(jù)傳送到另一個設備，擴展硬件系統(tǒng)

通信協(xié)議：制定通信的規(guī)則，通信雙方按照協(xié)議規(guī)則進行數(shù)據(jù)收發(fā)

06. 串口通信

?串口是一種應用十分廣泛的通訊接口，串口成本低、容易使用、通信線路簡單，可實現(xiàn)兩個設備的互相通信

?單片機的串口可以使單片機與單片機、單片機與電腦、單片機與各式各樣的模塊互相通信，極大地擴展了單片機的應用范圍，增強了單片機系統(tǒng)的硬件實力

07. 硬件電路

?簡單雙向串口通信有兩根通信線（發(fā)送端TX和接收端RX）

?TX與RX要交叉連接

?當只需單向的數(shù)據(jù)傳輸時，可以只接一根通信線

?當電平標準不一致時，需要加電平轉(zhuǎn)換芯片

08. 電平標準

?電平標準是數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)0的表達方式，是傳輸線纜中人為規(guī)定的電壓與數(shù)據(jù)的對應關系，串口常用的電平標準有如下三種：

?TTL電平：+3.3V或+5V表示1，0V表示0

?RS232電平：-3~-15V表示1，+3~+15V表示0

?RS485電平：兩線壓差+2~+6V表示1，-2~-6V表示0（差分信號）

09. 串口參數(shù)及時序

?波特率：串口通信的速率

?起始位：標志一個數(shù)據(jù)幀的開始，固定為低電平

?數(shù)據(jù)位：數(shù)據(jù)幀的有效載荷，1為高電平，0為低電平，低位先行

?校驗位：用于數(shù)據(jù)驗證，根據(jù)數(shù)據(jù)位計算得來

?停止位：用于數(shù)據(jù)幀間隔，固定為高電平

10. 串口時序

11. 附錄

參考: 【STM32】江科大STM32學習筆記匯總文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-803799.html

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