一文讀懂UART/RS232協(xié)議學(xué)習(xí)_串行和并行通信介紹

UART, RS232協(xié)議學(xué)習(xí)

1. 串行和并行通信

在微型計(jì)算機(jī)中，通信（數(shù)據(jù)交換）有兩種方式：并行通信和串行通信。
并行通信——是指計(jì)算機(jī)與I/O設(shè)備之間通過多條傳輸?
? ? ? ? ? ? 線交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的各位同時(shí)進(jìn)行傳送。

串行通信——是指計(jì)算機(jī)與I/O設(shè)備之間僅通過一條傳
? ? ? ? ? ? 輸線交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的各位是按順序依次一位接一位進(jìn)行傳送。
應(yīng)該理解所謂的并行和串行，僅是指I/O接口與I/O設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換（通信）是并行或串行。無論怎樣CPU與I/O接口之間數(shù)據(jù)交換總是并行。

2.?串行通信的方式

串行通信可以分為：同步通信(Synchronous Communication)和異步通信(Asynchronous Communication)兩類。在單片機(jī)中，主要使用異步通信方式。
異步通信
特點(diǎn)：數(shù)據(jù)是以字符為信息單位傳送的。每個(gè)字符由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位四部分組成，稱為一幀。每幀數(shù)據(jù)只包括一個(gè)字符。字符與字符之間的傳送是異步的，而每個(gè)字符內(nèi)部的位傳送是同步的。

起始位為0信號(hào)占1位；其后接著的就是數(shù)據(jù)位，可以是5位、6位、7位或8位，傳送時(shí)低位在先、高位在后；再后面的1位為奇偶校驗(yàn)位，可以要也可以不要；最后是停止位，用信號(hào)1表示字符的結(jié)束，可以是1位、1位半或2位。

在異步傳送中，字符間隔不固定，在停止位后可以加空閑位，空閑位用高電平表示，用于等待傳送。這樣，接收和發(fā)送可以隨時(shí)或間斷進(jìn)行，而不受時(shí)間限制。
異步串行通信的過程大體如下：
當(dāng)線路上不傳送字符時(shí)，發(fā)送端應(yīng)保持為“1”，接收端不斷檢測線路狀態(tài)，若連續(xù)為“1”以后又檢測到1個(gè)“0”，就知道是發(fā)送來1個(gè)新的字符，應(yīng)立即準(zhǔn)備接收。字符的起始位還被用作同步接收端的時(shí)鐘，以保證以后的接收能正確進(jìn)行。當(dāng)事先規(guī)定的數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位傳送完畢，最后傳送的是停止位（“1”），說明1個(gè)字符已經(jīng)傳送完了。
若字符的傳送是連續(xù)進(jìn)行的，則在停止位以后便接著傳送下1個(gè)字符（仍從起始位“0”開始重復(fù)以上過程）。
若字符的傳送是間斷的，則在停止位以后加入空閑位，也就是保持傳送線路上的“1”狀態(tài)，直到開始傳送下1個(gè)字符為止。

3.?同步通信

在異步傳送中，每1個(gè)字符都要用起始位和停止位作為字符開始和結(jié)束的標(biāo)志，占用了一定的時(shí)間。為了提高傳送速度，有時(shí)就去掉這些標(biāo)志，而采用同步傳送，即1次傳送1組數(shù)據(jù)。
同步傳送的特點(diǎn)：
以數(shù)據(jù)塊（字符塊）為信息單位傳輸，每幀數(shù)據(jù)包括若干個(gè)字符。不僅要求每個(gè)字符內(nèi)部的位傳送是同步的，字符與字符之間的傳送也應(yīng)該是同步的。
發(fā)送時(shí)，在數(shù)據(jù)塊前插入1~2個(gè)同步字符，做為數(shù)據(jù)塊的起始符號(hào)。接收端檢測到同步字符時(shí)，即準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。通常在數(shù)據(jù)塊的后面加上校驗(yàn)數(shù)據(jù)，用于校驗(yàn)通信中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。
同步傳送速度高于異步傳送，缺點(diǎn)是硬件設(shè)備較為復(fù)雜，因?yàn)樗麑?duì)同步時(shí)鐘脈沖信號(hào)的相位一致性要求嚴(yán)格。

4.?串行通信數(shù)據(jù)傳送可分為三種方式：單工、半雙工和全雙工。

單工 ? ? ? ?數(shù)據(jù)只能單向傳送。
半雙工 ? ? ?數(shù)據(jù)可以雙向傳送，但是在任意時(shí)間只能進(jìn)行一個(gè)方向的傳送。
全雙工 ? ? ?數(shù)據(jù)可以雙向傳送，且任意時(shí)刻可以同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)方向的傳送。

5.?波特率——數(shù)據(jù)的傳輸速率，即每秒種傳送的二進(jìn)制位數(shù)，單位為位/秒。
在通信中要求發(fā)送發(fā)端和接收端的波特率必須一致。
在異步通信中，
? ? ? ? ? ?字符傳送速率=m (字符/秒)
? ? ? ? ? ?波特率=n(位/字符)×m(字符/秒)=n·m(位/秒)= n·m波特
? 例如：假設(shè)字符傳送的速率為120字符/秒，而一個(gè)字符為10位二進(jìn)制（1位起始位、7位數(shù)據(jù)位、1位奇偶校驗(yàn)位、1位停止位），那么傳送的波特率為
? ? ? ? ? ? ? ? ?10位/字符×120字符/秒=1200位/秒= 1200波特
每1位二進(jìn)制的傳送時(shí)間Tb是波特率的倒數(shù)：
? ? ? ? ? ? ? ? ?Tb=1/1200=0.833ms

6. RS232流控制
.流控制在串行通訊中的作用?
? ? ? ? ? 解決丟失數(shù)據(jù)的問題?
.硬件流控制?
? 硬件流控制常用的有RTS/CTS（請(qǐng)求發(fā)送/清除發(fā)送）流控制和DTR/DSR（數(shù)據(jù)終端就緒/數(shù)據(jù)設(shè)置就緒）流控制?
.軟件流控制?
? 一般通過XON/XOFF來實(shí)現(xiàn)軟件流控制。

7. 奇偶校驗(yàn)
奇校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位（含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位）中，“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，如：
1 0110，0101
0 0110，0001
偶校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位（含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位）中，“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，如：
1 0100，0101
0 0100，0001

8. 9個(gè)pin腳的RS232接口

Pin?1?????????CD??????????Received?Line?Signal?Detector?(Data?Carrier?Detect)
Pin?2?????????RXD????????Received?Data
Pin?3?????????TXD????????Transmit?Data
Pin?4?????????DTR????????Data?Terminal?Ready
Pin?5?????????GND???????Signal?Ground
Pin?6?????????DSR????????Data?Set?Ready
Pin?7?????????RTS????????Request?To?Send
Pin?8?????????CTS????????Clear?To?Send
Pin?9?????????RI???????????Ring?Indicator