九、串口通信原理介绍

1.1.串口基础知识

1.1.1.串口介绍

串口是指外设和处理器之间通过数据信号线、地线和控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。尽管传输速度比并行传输低。但串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验位，这些参数在两个通信端口之间必须一致。

1.1.2.串口通信参数介绍

• 波特率： 衡量通信速度的参数，它表示每秒钟传送的 bit 的个数。
• 数据位： 衡量通信中实际数据位的参数，表示一个信息包里包含的数据位的个数。
• 停止位： 用于表示单个信息包的最后位，典型值为 1、1.5 和 2 位。由于数据是在传输线上传输的，每个设备都有自己的时钟，很有可能在通信过程中出现不同步，停止位不仅仅表示传输的结束，还能提供校正时钟同步的机会。停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率也越慢。
• 奇偶检验位： 表示一种简单的检查错误的方式。

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1.1.3.串口工作模式

串口可以工作在单工、半双工和全双工模式下。

• 单工：在通信的任意时刻，信息只能由 A 传到 B。
• 半双工：在通信的任意时刻，信息即可由 A 传到 B，又能由 B 传到 A，但同时只能有一个方向上的传输存在。
• 全双工：在通信的任意时刻，通信线路上存在 A 到 B 和 B 到 A 的双向信号传输。

1.1.4.串口通信协议

串口在进行通信的时候会按照数据包的形式进行发送，帧格式如图 1-4-1 所示。

串口通信是一位一位地传输，每传输一个字节总是以起始位开始，以停止位结束，字符之间没有固定的时间间隔要求。每一个字符的前面都有一位起始位（低电平），后面由 8 位数据位组成，如果开启了校验位，则最后一位数据位是校验位，最后是停止位。停止位后面是不定长的空闲位，停止位和空闲位都规定为高电平。

1.2.串口接口原理图

在开发板上默认使用的串口是串口 1，有两根数据线，也就是 USART1_TX 和 USART1_RX。串口引脚和下载引脚连接在同一个端子上，插上 DAPLink 就可以进行下载和串口调试。关于串口原理图如图 2-1-1 所示。

1.3.串口驱动流程

拿到开发板，把 DAPLink 连接到开发板的端子上，打开串口调试助手（在资料包/02 开发工具/串口调试工具/sscom5.13.1），然后会检测到一个串口，如下图所示。编写代码，先要配置串口使能，配置波特率、停止位、校验位等参数。然后调用串口发送函数即可发送数据。如使用重定向还需要编写重定向函数，使用 printf 即可打印输出。下一章会详细介绍如何配置串口。