九、串口通信原理介绍

1. 串口基础知识

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。

1.2 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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1.3 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。

1.4 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。

2. 串口接口原理图

在开发板上默认使用的串口是串口0，有两根数据线，也就是USART0_TX和USART0_RX。串口引脚和下载引脚连接在同一个排针端子上，关于串口原理图如图2-1-1所示。

WARNING

📌 注意：HC32的芯片串口命名是从串口1开始的，而我们这个板子是兼容HC32一百脚的芯片，HC32的芯片串口命名是从串口1开始的，我们这里的命名规则是按照HC32的芯片来的。