串口通信原理及嵌入式应用实例解析
引言
在嵌入式系统中，串行通信是一种常见的数据传输方式，它通过一对线缆来实现数据的发送和接收。这种方式广泛应用于各种设备间的通信，如微控制器与外设、计算机与打印机等。串口通信不仅简单且成本低廉，而且适用于需要长距离或高可靠性的连接。
什么是串口通信？
串口（Serial Port）是指能够进行单向或双向数据传输的一对线缆端子。这两根线通常称为信号线和地线。在一个正常情况下，只有一个设备可以作为主机发起通讯，而另一个则作为从机响应。但是在一些特殊的情况下，比如调试时，两个设备都可以被配置为主机以便进行双向通讯。
串口通信工作原理
串行通信的工作原理基于ASCII码表中的字符编码。每个字符由七位组成，其中最高位固定为0（即parity bit），剩下的六位表示数字、字母或者符号。在实际操作中，这种编码方式可能会因为不同的标准而发生变化，但基本概念保持不变。
异步和同步
异步通讯
在异步通讯中，每个字符都是独立发送的，不依赖于前面的字符，因此速度较快，适用于带宽有限但速率要求较高的情况。不过，由于没有固定的时钟周期，接收方必须自己判断每个字节开始的地方，这可能导致误差。
同步通讯
相反，在同步通讯中，每个字节都有一致的格式，并且使用了一个共享时钟信号来同步发送方和接收方，从而减少了误差。这使得同步通讯更稳定，但也意味着它只能在同一物理层上运行，并且速度通常比异步慢一些。
停止位
1停止位模式
这个模式下，每次传送结束后都会有一段时间保持电平，这样做可以帮助接收端确定消息已经完成，并准备接受新的信息。如果用的是1停止位，那么最后一个比特将是一个停止比特，它持续到整个帧结束才会回到高电平状态。
2停止位模式
这是更复杂一点的情形，因为它允许多个连续帧之间使用空闲信号来区分出哪些是有效帧。当检测到两个停止比特后，就认为这条消息已经结束了，可以继续处理新的信息了。这种方法提供了更多关于是否已达到正确终点的信息，有助于提高系统效率。
奇偶校验与CRC校验
奇偶校验（Parity Check）
奇偶校验是一种非常基础但是非常有效的手段，用来检测某一数列中的错误。在8N1(8数据比特+1停止比特)配置中，如果选择使用奇偶校验，那么第7位置上的bit就会被设置成该数列所有其他bits之和mod 2的一个值。如果总数为奇数，则第7位置上放置'1'；如果总数为偶数，则第7位置上放置'0'。这样，即使在传输过程中出现了一些错误，但是由于这些错误改变了所需产生多少数量级二进制数字，所以它们必然会导致结果不是预期值。
循环冗余检查（Cyclic Redundancy Check, CRC）
CRC是一种更加强大的错误检测技术，它通过生成一种独有的序列，与原始数据结合起来形成完整的数据包，然后再次检验是否完全匹配。此技术特别适合高速链路，因为它能确保即使是短暂故障也不影响完整性。而且，它还支持纠正一些类型的小规模损坏，使其成为现代网络环境下的首选技术之一。
嵌入式应用实例解析
例如，在汽车电子领域，一台车载电脑可能需要通过RS232协议与GPS模块交换位置信息，以便进行导航。而在工业自动化领域，PLC控制器经常使用RS485标准与各类传感器进行交流以获取工厂生产状况并执行命令等等。
结论
本文旨在介绍并深入探讨串口通信原理及其重要性，以及如何利用这一技术提升嵌入式系统性能。本文涵盖了不同类型以及对于不同场景优劣势分析，为读者提供了解决问题所需知识，同时也激发他们进一步学习相关领域内容的心态。
文章来源：https://www.cnblogs.com/xiaominghui/p/123456789.html
