硬件基础：串口通信
数据传输方式（按位传输方式）
并行通信
通过多条数据线同时传输多个数据位，速度较快但成本高，抗干扰能力弱，适用于短距离通信，如早期的打印机接口。
串行通信
通过单条或少数数据线逐位传输数据，线路简单、成本低、抗干扰强，适用于中长距离通信，如UART、USB等。
通信方向（按收发能力）
单工通信
数据只能单向传输，无法交互，如广播或遥控器。
半双工通信
数据可双向传输但不能同时进行，需分时切换方向，如对讲机或RS-485总线。
全双工通信
数据可同时双向传输，需独立收发线路，如电话或UART串口。
串口通信（UART）
采用异步全双工通信方式，无时钟线，通过预设波特率同步传输。
数据帧包含起始位、数据位（5~8位）、可选校验位及停止位。
典型应用包括单片机与PC、传感器等设备的通信。
校验方式（数据完整性检测）
奇校验
数据位中“1”的总数需为奇数，不足时校验位补“1”。
例如：01001000（2个“1”）需补“1”使总数为3。
偶校验
数据位中“1”的总数需为偶数，不足时校验位补“1”。
例如：01001000（2个“1”）校验位补“0”保持总数不变。
实际通信中也可选择无校验以减少开销。
同步通信与异步通信（按同步方式）
同步通信
依赖时钟信号同步，数据连续传输，无起始/停止位，效率高但需额外时钟线，如SPI或I2C。
异步通信
通过波特率和帧结构同步，数据以独立帧传输，硬件简单但效率较低，如UART或RS-232。
串口通信基础概念
串口通信是一种通过单条或少数线路逐位传输数据的通信方式，适合中短距离设备交互（如单片机与PC）。其核心是异步时序，典型代表为UART协议。
UART通信时序
空闲状态：通信线保持高电平（逻辑1）。
起始位：1位低电平（逻辑0），标志数据传输开始。
数据位：5~8位有效数据（常见8位），低位在前传输。
校验位（可选）：奇/偶校验或无校验，用于简单检错。
停止位：1~2位高电平（逻辑1），标志帧结束。
波特率与速率配置
串口通信速率由波特率（Baud Rate，单位bit/s）决定，收发双方必须一致。
常见波特率
标准值包括：1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200、230400等。
代码示例：
通过定时器配置波特率（如8051单片机）：
TH1 = 0xFD; // 波特率9600（假设晶振11.0592MHz）
TL1 = 0xFD;
物理层标准对比
TTL电平
电平范围：
5V TTL：逻辑1≈5V，逻辑0≈0V。
3.3V TTL：逻辑1≈3.3V，逻辑0≈0V。
特点：传输距离短（<3米），抗干扰弱，直接连接芯片引脚。
RS232
电平范围：逻辑1=-3~-15V，逻辑0=+3~+15V。
特点：通过电平转换芯片（如MAX232）与TTL互转。
传输距离≤15米，点对点全双工通信，常见于DB9接口。
RS485
差分信号：逻辑1（A>B），逻辑0（A<B）。
特点：抗干扰强，传输距离≤1200米。支持多节点（最多32设备），半双工通信，用于工业总线（如Modbus）。
应用场景
| 标准 | 距离 | 节点数 | 典型场景 |
|---|---|---|---|
| TTL | <3米 | 点对点 | 单片机与传感器直连 |
| RS232 | ≤15米 | 点对点 | 旧式PC与外设通信 |
| RS485 | ≤1200米 | 多节点 | 工业现场总线（PLC等） |
Modbus协议
工业领域主从式通信协议，支持设备间数据交互。
Modbus RTU
二进制模式，帧结构包括地址码、功能码、数据区及CRC校验。
功能码如0x03（读寄存器）、0x06（写单个寄存器）。
采用CRC16校验确保数据完整性。
Modbus ASCII
文本模式，数据以ASCII字符传输，帧结构包含起始符、地址码、功能码、数据区及LRC校验。
校验采用LRC（纵向冗余校验）。
协议简单开放，支持RS-232/485及以太网（Modbus TCP）等物理层。