嵌入式学习日记（41）串口
1. 什么是串行通信，什么是并行通信？
串行通信：数据位一位接一位地在单条信道（如一根数据线）上顺序传输。就像单车道的公路，车辆必须依次通过。
优点：成本低（线少）、抗干扰能力强、适合远距离通信。
缺点：速度相对较慢（在相同时钟频率下）。
并行通信：数据的多位（如8位、16位）同时通过多条并行的信道（如8根数据线）传输。像多车道的公路，多辆车可以并排同时行驶。
优点：速度理论上是串行的N倍（N为线数）。
缺点：成本高（线多）、线间干扰严重（信号同步困难），不适合远距离通信。
2. 什么是单工，半双工，全双工通信？
这是描述通信方向性的三种模式：
单工：数据只能单向传输。一端固定为发送端，另一端固定为接收端。例如：广播、电视。
半双工：数据可以双向传输，但不能同时进行。同一时刻只能有一方发送，另一方接收。就像对讲机，说话时要按住按键，说完松开才能听对方说。
全双工：数据可以同时双向传输。双方都可以在发送数据的同时接收数据。就像打电话，双方可以同时说话和听对方说话。
3. 什么是串口通信？简述串口通信的通信时序？
串口通信：一种典型的串行、异步通信方式。它通过特定的接口（如DB9）和协议，将数据按位顺序传输。
通信时序（以UART为例）：
空闲状态：通信线（TX/RX）保持在高电平（逻辑1）。
起始位：发送方先将线路拉低到低电平（逻辑0），持续1位时间，表示一帧数据的开始，用来同步时钟。
数据位：紧接着起始位之后，传输5-9位有效数据（通常是8位），从最低位（LSB）开始发送。
校验位（可选）：跟在数据位之后，1位，用于简单的错误检测（奇校验或偶校验）。
停止位：最后是停止位，将线路拉回高电平（逻辑1），持续1、1.5或2位时间，表示一帧数据的结束，并确保起始位的下降沿能被正确识别。
一帧数据的时序图可简化为：[空闲高电平] -> [起始位(低)] -> [数据位0] -> [数据位1] -> ... -> [数据位7] -> [校验位] -> [停止位(高)] -> [空闲高电平]
4. 串口通信的速率是由什么决定的？常见的波特率有哪些？
速率决定因素：串口通信的速率由波特率 决定。波特率表示每秒传输的码元符号个数，对于串口通信而言，可以近似理解为每秒传输的二进制位数（bps, bits per second）。通信双方必须设置为相同的波特率才能成功解码数据。
常见波特率：1200, 2400, 4800, 9600（最常用）, 19200, 38400, 57600, 115200等。
5. 什么是同步通信？什么是异步通信？串口通信属于哪种？
同步通信：收发双方使用同一个时钟信号进行同步。数据通常以一大块（帧）的形式连续传输，中间没有间隙。时钟信号可以单独一根线传输，也可以嵌入在数据中。例如：SPI, I2C总线。
异步通信：收发双方有各自的时钟，不需要统一的时钟线。通过起始位和停止位来界定每一帧数据，实现同步。数据可以间歇性地、不规则地传输。例如：UART（串口通信）。
串口通信属于异步通信。
6. 什么是TTL，RS232，RS485？
这三者都是串行通信的电气标准，规定了电压水平、连接器等物理层特性。
TTL：晶体管-晶体管逻辑电平。是芯片直接使用的电平标准。
逻辑0：
0V（或 < 0.8V）逻辑1：
+3.3V或+5V（通常 > 2.4V）传输距离很短（通常板卡内部），抗干扰能力弱。
RS-232：一种古老的、应用广泛的串行通信标准。使用负逻辑和较高电压，旨在提高抗干扰能力和传输距离（可达15米）。
逻辑0：
+3V ~ +15V（称为“Space”）逻辑1：
-3V ~ -15V（称为“Mark”）通常使用DB9接口，采用全双工（点对点）方式。
RS-485：一种现代化的串行通信标准。使用差分信号（两根线A、B的电压差来表示数据），抗共模干扰能力极强，传输距离远（可达1200米），支持多点通信（一个主机可带多个从机）。
逻辑1：
(A-B) > +200mV逻辑0：
(A-B) < -200mV通常采用半双工方式（需要方向控制），是工业现场总线的基础。