1. 什么是串口通信？

        常见的串口通信一般是指异步串行通信。这里就要说一下同步和异步的区别了。

 

（1）先讲一下串行通信的概念。那么，与串行通信相对的是什么呢?

        与串行通信相对的是并行通信。并行数据传输一般都是以字节传输的，一个字节8个位。拿一个并行通信举例来说，也就是会有8根线，每一根线代表一个位。一次并行数据传输就可以传一个字节byte。

        而串口通信，就是传数据只有一根线传输，一次只能传一个位，要传一个字节就需要传8次。

 

        在很多设备上，不方便接太多线，比如接8根数据线，也不方便接同步时钟信号(这个后面再说)，于是一种异步串行通信就诞生了。

        相对来说，异步串口通信，就只需要一根线就可以发送数据了。在对速率要求不高的情况，使用一根线发送数据是带来大大的方便和实用价值的。

        那么问题来了，怎么样才能保证一根线就能发送正常的数据呢。也就说发送方发送的数据，接收方是怎么知道是什么数据呢。

        为了能正常发送数据和接收正确的数据，那异步串口通信就需要满足以下几个条件：

        也就是双方必要约定一种暗号，也许当时发送这个通信的小组是这样讨论的。

• 经理：我要用一根线就能传输数据，你来给我定个标准。
• 研发：好。
• 经理：只有一根线，我怎么知道数据什么时候开始呢。
• 研发：就一根线，默认是高电平，那就有一个起始位吧。当检测到有低电平的时候，就是开始有一个字节的数据发送了,起始位之后，先是字节的最低位,传送一个字节。
• 经理：可是，就一根线，过来的数据会不会有干扰，容易出错呀。
• 研发：行呀，那就在字节数据（8位）后再加一个校验位。可以做奇校验，偶校验，1校验，0校验，无校验。
• 经理：嗯 ，很不错。有起始位就应该有停止位，那我们就再加个停止位在后面吧。
• 研发：......
• 经理：传输一串数据，对方要怎么知道数据的拆分呢，怎么按时间或频率去解读数据位，校验位呢。
• 研发：这样吧，双方约定一个波特率吧，定义一个每个位占用多长的时间，这样双方按这个波特率就可以处理了。
• 经理：这个比特率呀
• 研发：老板，是波特率。
• 经理：我知道，是比特率嘛。
• 研发：这个波特率呢，是指1S钟可以传输多个位，也就知道一个位占用多长时间。这样就解决传输的问题了。
• 经理：那万一传输过程，数据太快，判断失误停不下来怎么办。
• 研发：那就把停止位可以调节为1个停止位或者2个停止位。这样就可以停下来了。
• 经理：嗯，听着不错。就这样办吧。

于是，串口通信就这样出来了。

        在串口的通信参数上，就有了波特率、数据位、停止位、校验位这几个参数来确保串口通信的正确性和稳定上。当然，这只是某个方面保证串口通信的正确性和稳定性，不代表设备间通信的正确性和稳定性。

2. 串口通信主要为分232，485，422 通信三种方式

说一下这三种通信方式的区别：

（1）232：

        

        232 通信主要是由RX,TX,GND三根线组成。RX接TX，TX接RX，GND接GND。这样还是比较好理解吧。因为发送和接收分别是由不同的线处理的，也就是能同时发送数据和接收数据，这就是所谓的全双工。

        在这里扩展一下，串口通信还有一个功能叫做全功能串口通信，也叫标准串口。因为在两个设备间进行数据传输，有些设备处理速度比较快，有些数据比较慢。

        为了保证数据能正常传输，在RX,TX的基础上，还增加了几个控制引脚，本来好端端就R，T，G，三根线，凑着就凑齐了9个引脚，召唤出了DB9这个东西。

（2）485：

        485是为了解决232通信距离的问题。原理什么之类的就不多讲了。反正232通信距离就是不长。485主要是以一种差分信号进行传输，只需要两根线，+,-两根线，或者也叫A，B两根线。A，B两根线的差分电平信号就是作为数据信号传输。

        那么问题来了，那是不是就没有RX和TX的概念了。是的，发送和接收就不能分开了。发送和接收都是靠这两根的来传输，也就是每次只能作发送或者只能作接收，这就是半双工的概念了，这在效率上就比232弱很多了。

        

        就像对讲机一样，经常是某个人讲完之后，都要说一个over，确保当前说完了，等待对方回复。

        485就是这样牺牲了232全双工的效率来达到自己传输距离远的代价。那有没有即保留了232的全双工，又可以像485这样提高传输距离呢，于是，422出来了。

（3）422：

        422呢，有些标注为485-4；而485就标注为485-2。有什么区别呢？就是为了好记呢。485-2就是2根线，485-4就是4根线。

        422就是把232的RX分成两根线，RX+，RX-，把TX分成TX+,TX-。这样就可以同时发送和同时接收了，还可以像485这样，有较远的传输距离。

3. 波特率(baud rate)和比特率(bit rate)

        理解了串口中这些既熟悉又陌生的术语之后，我们再来看看波特率(baud rate)。

        说实话，在数据通信中，比特率(bit rate)比较容易理解，就是一定时间内，能够传输多少个bit。例如bps，就是bit per second的缩写。那什么是波特率呢？

        在通信中，波特率也称作符号速率(symbol rate)，指的的是“数据变化”的速率。说着很拗口，我们举个例子：

        在计算机系里，小杨和小李是一对好基友，不过小杨是学霸、小李是学渣。所以，期末考试到了，小杨决定“鼎力相助”。怎么办呢？

        二人约定，考试时，小杨携带黑色和白色两支笔，根据两支笔出现的情况，表示A、B、C、D四种答案，即：

• 白色的笔没有出现 黑色的笔没有出现 A
• 白色的笔没有出现 黑色的笔出现 B
• 白色的笔出现 黑色的笔没有出现 C
• 白色的笔出现 黑色的笔出现 D

        同时约定，在考试开始1小时之后，小杨从第1道选择题开始，以每分钟更换一次的速度，更换答案。小李按照这个速度，以及大家的约定，通过观察两支笔出现的情况，获得答案。

        确实是个好方法，不过仔细想想，这其实是一个典型的异步通信过程。通信的过程中，答案更新的速度(每分钟1次)，就是我们所说的baud rate(或者symbol rate)，即1 bd per minute(可以把bd看着baud的单位)。

        与此同时，每次更新，传递了多少信息呢？表面上看是A、B、C、D，本质上是由白和黑所代表的两个bit，00、01、10或者11。因此，每次更新传递2个bit的信息，所以bit rate就是2 bits per minute。

上面的例子中，通信的波特率和比特率是不同的，分别为1和2(per minute)，而有些通信系统，例如我们所熟知的串口通信，它们却是一样的，例如我们说115200的波特率，实际上的比特率也是115200。因为一次只传输1个bit(0或者1)。

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