代码收藏家 深入解析串口通讯协议与工作原理
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一、串口通讯简介：
（1）串口通讯是指通过串口进行数据传输的一种通讯方式，通过数据信号线、地线等，按位进行传输数据的一种通讯方式；
串口通讯可以实现两台计算机或者计算机与设备之间的数据传输。
（1）串口通信早期就定义了一套标准的串口规约，DB9 (9个引脚)接口就是标准接口，此外还有不常见的DB25 (25个引脚)。
（2）DB9接口中有9根通信线，其中3根线(GND、TXD、RXD)很重要必不可少；
二、串口通信基本原理：
1、串口通信连线：任何通讯都是要有信息传输载体，有线或无线，串口通信是通过串口线进行有线通信；
串口通讯是指在通信的两端，通过串行口每次传输一个字节的数据，通过一定的协议进行数据的传输和接收。
串口通讯的原理是利用串行口的发送和接收线路，将需要传输的数据逐位传输到接收端，然后接收端再将这些数据组合成完整的信息。
2、串口通信时序：串口通信数据格式
（1）串口通信时，收发是一个周期一个周期进行的，每个周期传输n个二进制位。
（2）一个周期叫做一个通信单元，
（3）由起始位（1bit）+ 数据位（8bit）+ 奇偶校验位（1bit）+ 停止位（1bit）组成；
（4）串口通信：异步通讯，双方必须事先约定好通信参数，一般有：比特率、数据位、校验位、停止位。
波特率：简而言之，每分钟传输二进制的位数，是衡量资料传送速率的指标；
起始位：一般“0”信号，表示传输字符开始；
由通信线上的电平变化来反映的。对于串口通信而言总线没有数据传输空闲时维持高电平，一旦产生一个下降沿变成低电平则表示起始信号。
数据位：一个通信单元发送的有效信息位，（可选6、7、8、9，一般是8位，因为数据以字节为单位的）；
奇偶校验位：“1”的个数，其实不是很准确，50%误差；
停止位：表示本通信单元结束的标志，
三、通信方式
（1）单工模式（Simplex CommunicaTIon）的数据传输是单向的。
通信双方中，一方固定为发送端，一方则固定为接收端。信息只能沿一个方向传输，使用一根传输线。
（2）半双工模式（Half Duplex）通信使用同一根传输线，既可以发送数据又可以接收数据，但不能同时进行发送和接收。
数据传输允许数据在两个方向上传输，但是，在任何时刻只能由其中的一方发送数据，另一方接收数据。因此半双工模式既可以使用一条数据线，也可以使用两条数据线。半双工通信中每端需有一个收发切换电子开关，通过切换来决定数据向哪个方向传输。
因为有切换，所以会产生时间延迟，信息传输效率低些。
（3）全双工模式（Full Duplex）通信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，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。在全双工模式中，每一端都有发送器和接收器，有两条传输线，信息传输效率高。
结论：显然，在其它参数都一样的情况下，全双工比半双工传输速度要快，效率要高。
四、串口通信特点
（1）串口通信单向只有一个数据线实现通信，同时只能传输1个二进制位数据，所以是串行通信；
（2）串口通信的发送方和接收方之间没有统一的时钟信号，所以它是异步通信方式；
（3）串口通信即可以实现全双工通信，也可以实现单工通信；
（4）串口通信出现时间较早、速率较低，并且采样电平信号传输，抗干扰能力不强，传输的距离较近；
五、串口通信的优点：
- 串口通讯的传输速度相对较慢，但是传输距离较长，可以达到几百米。
- 串口通讯的接口比较简单，可以方便地接入各种设备。
- 串口通讯的数据传输稳定可靠，不容易出现数据丢失等问题。
- 串口通讯的成本较低，适合在一些低成本的应用中使用。
六、串口通信的缺点：
- 串口通讯的传输速度相对较慢，难以满足一些高速数据传输的需求。
- 串口通讯的传输距离受到电缆长度、传输速度等因素的限制。
- 串口通讯的数据传输方式是异步传输，需要进行数据帧的同步和校验，增加了传输的复杂性。
七、串口通讯的应用
串口通讯广泛应用于工业控制、自动化设备、仪器仪表、计算机外围设备等领域。常见的应用包括串口打印机、串口扫描仪、串口读卡器、串口通讯模块等。
总之，串口通讯是一种传输距离远、成本低、稳定可靠的通讯方式，适用于一些低速数据传输的场合。
