初遇串口通信

### 串口通信基础知识详解 #### 一、串行通信的概念及特点 串行通信是一种数据传输技术，其中数据在单根数据线上一位接一位地传输。与并行通信相比，串行通信的主要优势在于所需的线路较少，适用于远距离通信场景。在实际应用中，串口通信不仅用于计算机与外部设备之间的数据交换，还广泛应用于多台微处理器组成的分布式控制系统中。 **重要特性：** - **数据传输方式：** 数据通过单根数据线一位接一位地传输。 - **节省线路资源：** 相对于并行通信，串行通信所需的线路更少，降低了成本。 - **远距离传输：** 适合于远距离数据传输，尤其是利用现有的电话网络。 - **应用广泛：** 适用于终端、打印机、逻辑分析仪、磁盘等多种外部设备以及人机交互设备。 #### 二、串行通信的接口电路 在串行通信中，计算机与外部设备之间的数据交换需要通过特定的接口电路来实现。为了确保数据能够在不同的设备之间正确地传输，接口电路通常包括以下几个关键组件： - **接收移位寄存器：** 负责将从外部设备接收到的串行数据转换为并行数据。 - **发送移位寄存器：** 负责将来自CPU的并行数据转换为串行数据以便传输。 - **数据输入寄存器：** 存储接收到的数据，供CPU读取。 - **数据输出寄存器：** 存储待发送的数据，以便发送移位寄存器处理。 - **控制寄存器：** 存储CPU发送给接口的各种控制信息，以配置接口的工作模式。 - **状态寄存器：** 包含多个状态位，用于指示数据传输的状态或错误情况，如数据接收完毕、数据输出寄存器空等。 **典型芯片：** - **Intel 8250/8251:** 早期常用的串行通信接口芯片。 - **16550:** 后期更为先进的通用异步收发器(UART)芯片。 #### 三、奇偶校验 在数据传输过程中，可能会因为干扰而产生误码。奇偶校验是一种简单的检错方法，它通过添加额外的校验位来检查数据的完整性。 - **奇校验：** 所有传送的位中，“1”的个数为奇数。 - **偶校验：** 所有传送的位中，“1”的个数为偶数。 奇偶校验虽然不能纠正错误，但它能够检测出单个位的错误，从而提示接收方请求重传。 #### 四、串行通信的工作模式 根据数据传输的方向，串行通信可以分为以下几种模式： - **单工(Simplex)：** 数据只能在一个方向上传输。 - **半双工(Half-Duplex)：** 数据可以在两个方向上传输，但同一时间只能在一个方向上传输。 - **全双工(Full-Duplex)：** 数据可以在两个方向上同时传输，是最常见的模式。 #### 五、串行通信的应用 串行通信因其成本效益高、易于实施等特点，在各种应用场景中都有广泛的应用，例如： - **工业自动化：** 控制系统中的数据交换。 - **嵌入式系统：** 微控制器与外围设备之间的通信。 - **远程监控：** 利用现有电话线路进行远程数据传输。 - **个人电脑：** 与打印机、扫描仪等外设的连接。 串行通信作为一项基础技术，在现代信息技术领域中扮演着不可或缺的角色。无论是从硬件设计的角度还是软件开发的角度来看，掌握串行通信的基本原理及其应用都是十分重要的。