关于数据通信和串口（USART）的一些笔记

在上次的串口通信的实验里，我们简单介绍了一小部分串口和通信的笔记；并且在上一篇笔记里，我们介绍了三个比较常见和重要的通信协议SPI,I2C和CAN总线通信。今天我们来更深地了解数据通信和串口。

首先我们介绍一些数据通信的分类。

1、数据通信方式分类：按照这种方式，数据通信可以分为串行通信和并行通信。

在串行通信中，数据从发送设备向接收设备按顺序逐步一字节一字节依次传输。比如图中，设备1先向设备2传输b0数据，在设备2接收后，设备1再向设备2传输数据b1，接下来再传输诸如b2,b3,b4等数据。一般在传输了一个字节的数据后，设备2就会向设备2的寄存器存入该数据，进入设备2的cpu进行处理。

串行通信的传输速率较慢，抗干扰能力较强，通信距离较长，IO资源占用较少，成本较低。

在并行通信中，各位数据从发送设备向接收设备同时发送数据。比如在图中，这8位数据(b0~b7)并行同时从发送设备通过多条线路传输给接收设备。

并行通信的传输速率较快，抗干扰能力较弱，通信距离较短,IO资源占用较多，成本较高。

2、数据传输方向分类： 按照这种方式，数据通信可以分为单工通信、半双工通信、全双工通信。

在单工通信中，单方向将数据从发送端发送到接收端，但是数据只能按单一方向传输且不能改变，方向是设计时候指定的。

 在半双工通信中，数据可以从设备1传输到设备2，也可以从设备2传输到设备1，但是半双工通信只有一个信道，同一时间只能进行一次单方向的通信，只有在本次通信完成后才能进行下一次通信，可以理解为把两个不同方向的串行通信联合在一起。

在双工通信中，读者可以理解为把两个不同方向的串行通信联合在一起， 它拥有两条信道，可以在同一时间完成双向的独立通信，互不干扰。

 3、数据同步方式：按照这种方式，数据通信可以分为同步通信和异步通信。

在同步通信中，一般采用以一条数据线、一条信号线（可能还有一条CS/SS触发线），由发送端向接收端发送同步时钟信号（比如SCLK信号），双方共用同一个同步时钟信号，可以利用同步时钟信号的上升沿或者下降沿触发数据采样，比如SPI，也有利用同步时钟信号的高电平作为采样的启动标准，比如I2C。

 在异步通信中，只有一条数据线，没有同步时钟线和触发信号线，传输的信号一般分为起始位、数据位、奇偶校验位和终止位，来区分传输信号的不同目的和采样相应的数据。

 4、比特率/波特率

最后我们介绍一下比特率和波特率。

比特率为每秒传输数据的比特数（二进制），单位为bit/s。

波特率为每秒传播的码元数，单位为Baud。

这两者之间的关系是：比特率=波特率*log2M，M为每个码元所承载的信息量。

比如在二进制系统中，因为在一个二进制信息所携带的信息只有0或1两者，所以M=2，比特率=波特率；或者在16进制系统中，因为在一个16进制信息所携带的信息有0~F的16种，所以M=16，比特率（此处指的是16进制的一个字节，即0x?）=4*波特率。

最后展示一些相应的串行通信接口的一些信息供大家参考：