串口通信协议

八、串口

1. 通信基础

1.1 串行通信与并行通信

1.2 全双工、半双工及单工通信

单工通信：数据只能沿一个方向传输 半双工通信：数据可以沿两个方向传输，但需要分时进行 全双工通信：数据可以同时进行双向传输 1.3 同步通信与异步通信

同步通信

异步通信

同步通信：发送和接收双方按照预定的时钟节拍进行数据的发送和接收，双方的操作严格同步。 异步通信：双方不需要严格的时钟同步，每个数据块之间通过特定的起始位和停止位进行分隔，接收方可以 独立地识别每个数据块。

1.4 通信速率 通信速率是指在通信系统中单位时间内传输的信息量，是评估通信系统性能的重要指标之一。 1. 比特率（Bit rate）： 定义：比特率是指在通信线路（或系统）中单位时间（每秒）内传输的信息量，即每秒能传输的二进制 位数。它用单位时间内传输的二进制代码的有效位（bit）数来表示，其单位为比特/秒（bit/s或 bps）。 含义：比特率越高，表示单位时间内传送的数据量越大，信息传输的速率越快。它经常被用作连接速 度、传输速度、信息传输速率和数字带宽容量的同义词。

2. 波特率（Baud rate）： 定义：在电子通信领域，波特率表示每秒传送的码元的个数，即单位时间内载波调制状态变化的次数。 它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位为波特（Baud）。 含义：波特率描述的是单位时间内调制信号的能力，它决定了在给定时间内可以通过通信通道发送多少 个离散的信号单元（码元）。在数字通信中，码元是表示数字信息的最小单位。

3. tips 比特率 = 波特率 * log2 M ，M表示每个码元承载的信息量 二进制系统中，波特率数值上等于比特率

2. 串口通信简介

串口，也称为串行接口或串行通信接口（通常指COM接口），是一种采用串行通信方式的扩展接口。它实现 了数据一位一位地顺序传送，具有通信线路简单、成本低但传送速度慢的特点。只要一对传输线，串口就可 以实现双向通信。 串口通信的接口类型包括TTL、CMOS、RS-232和RS-485等，它们分别代表了不同的电平标准。 TTL电平 逻辑1：5V，逻辑0：0V CMOS电平 逻辑1：供电电压的最大值，逻辑0：0V RS-232电平 逻辑1：-3V～-15V，逻辑0：+3～+15V RS-485电平 采用差分信号，逻辑1：两线间的电压差为+(0.2~6)V，逻辑0：两线间的电压差为-(0.2~6)V

1. 起始位（Start Bit）：起始位为低电平时，告诉接收方数据传输即将开始，准备接收。在通信开始时， 发送端首先会发送一个起始位，它是一个逻辑0（低电平）的信号，用于同步发送和接收设备之间的时 钟。接收端在检测到起始位后，会开始准备接收后续的数据位。

2. 有效数据位（Data Bits）：数据位是由一系列二进制值组成，用于传输或接收实际的数据。数据位的数 量决定了可以传输的不同二进制值的数量，常见的有5位、6位、7位、8位，LSB在前，MSB在后。数据 位紧随起始位之后，包含了要传输的实际信息。

3. 校验位（Parity Bit）：校验位用于验证数据的完整性，以确保传输过程中没有出现错误。常见的校验位 选项有None（无校验位）、Odd（奇校验位）和Even（偶校验位）。在发送数据时，校验位会根据数 据位中1的个数进行计算，并加入到数据中一起传输。接收端则会根据校验位的值进行校验，以判断数 据是否存在错误。

4. 停止位（Stop Bit）：停止位是一个逻辑高电平（1），用于指示数据传输的结束。当停止位出现时，接 收端知道数据传输已经完成，并且可以开始处理接收到的数据。停止位位于数据位和校验位之后，它的 作用是确保接收端有足够的时间来识别数据帧的结束，并为下一个数据帧的到来做好准备