在講串口通訊之前，我們先來(lái)講一講通訊的概念吧，因?yàn)槲蚁胱尨蠹抑劳ㄓ嵉谋举|(zhì)是什么，只有在你知道了通訊的本質(zhì)之后，你才能在學(xué)習(xí)通訊的大路上順風(fēng)順?biāo)?/p>

所以呢，你們要認(rèn)真看完我為你們精心編制的小故事，看完之后，你會(huì)對(duì)現(xiàn)在的通訊有一個(gè)更加深刻的理解。

烽火臺(tái)

在遙遠(yuǎn)的古代，沒(méi)有手機(jī)、電腦這樣的通訊工具，更沒(méi)有汽車(chē)、飛機(jī)之類(lèi)的交通工具，那么如果有敵人來(lái)攻城的話，如何快速傳遞把信息傳遞給千里之外的兵營(yíng)呢？

答案想必大家都知道，那就是烽火臺(tái)！

而且是每隔數(shù)里建設(shè)一個(gè)烽火臺(tái)，等有敵人來(lái)犯就點(diǎn)燃煙草，烽煙會(huì)在短時(shí)間內(nèi)傳到千里之外的兵營(yíng)。

我們暫且稱它為烽煙通訊，它的通訊原理很簡(jiǎn)單，有烽煙的情況就代表著有敵人來(lái)犯，如果沒(méi)有烽煙就代表一切正常，它只會(huì)出現(xiàn)兩種情況。

但是有烽煙并不一定是出現(xiàn)了戰(zhàn)爭(zhēng)，比如說(shuō)西周時(shí)期的周幽王為了博美人褒姒一笑，在沒(méi)有發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)的情況下，點(diǎn)燃了烽火臺(tái)，各方諸侯諸侯紛紛趕來(lái)救駕，來(lái)了之后周幽王和褒姒在臺(tái)上哈哈大笑，面對(duì)奇恥大辱，犬戎一怒之下殺死了周幽王。

因?yàn)榉闊熞馕吨鴶橙藖?lái)犯早已在人們心中達(dá)成共識(shí)，所以即使是假的，各方諸侯也會(huì)默認(rèn)為真。通訊只能事先代表約定俗成的東西、而不能反映事實(shí)上發(fā)生的事情。

烽火臺(tái)這種通訊方式看似簡(jiǎn)單，但卻是我們現(xiàn)在所有高級(jí)通訊的基礎(chǔ)，夸張一點(diǎn)的講，無(wú)論多么復(fù)雜的通訊，像紅外遙控、wifi、3G、5G這些都可以說(shuō)成是烽煙通訊的衍生品，無(wú)論現(xiàn)代多么復(fù)雜的通訊方式，它的原理都是基于這種烽煙通訊演化而來(lái)的，即在某一時(shí)刻不是在傳遞高電平，就是低電平。

只不過(guò)這些現(xiàn)代化通訊傳輸?shù)乃俾蕵O快，在一秒當(dāng)中變換高低電平幾千萬(wàn)次，甚至上億次，它可以使我們?cè)诩岸痰臅r(shí)間內(nèi)接收/傳輸大量的信息。如果把時(shí)間放慢、放慢再放慢，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)代化的通訊執(zhí)行的就是不停的把烽火臺(tái)點(diǎn)燃熄滅的過(guò)程。

串口通訊

串口通訊是電子研發(fā)人員常用的一種通訊，也是最簡(jiǎn)單的一種通訊之一。這種通訊目前最常見(jiàn)的一種形式是：芯片與電腦之間通訊，它的傳輸速率極慢，通常傳輸速率1-10KB/S，這個(gè)速率相比于我們現(xiàn)在的USB傳輸速度相差了幾千甚至上萬(wàn)倍，但為什么這種通訊至今還沒(méi)有被淘汰呢？

老式串口接口，現(xiàn)在已經(jīng)淘汰

要知道電子開(kāi)發(fā)人員所使用的芯片不是做存儲(chǔ)用的，它可能傳輸?shù)木褪菧囟?、距離、壓力這些，即使是1K/S，我們也能在1S之內(nèi)接受1024個(gè)數(shù)據(jù)，對(duì)于人類(lèi)而言，這個(gè)速度顯然是足夠快的，1024次/S的速度就把我們開(kāi)的眼花繚亂了，面對(duì)如此‘多’的數(shù)據(jù)，你會(huì)自顧不暇，所以這種低端芯片與電腦通訊往往采用串口通訊。

接下來(lái)說(shuō)一下串口到底是如何在芯片和電腦之間傳輸?shù)摹?/p>

串口通訊本來(lái)及其簡(jiǎn)單的一種通訊，可是現(xiàn)在與之有關(guān)的教科書(shū)里官腔太多，而且還摻雜著很多專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，比如各種寄存器、鎖存器這些，除此之外還講述了串口的很多情況，同步或者異步都有，很多情況是用不到的，學(xué)生們往往是懷著期望的心去學(xué)習(xí)，但是最終卻失望而歸，只要有一個(gè)寄存器的原理不懂，就會(huì)影響到你學(xué)習(xí)的心情。

串口接線

很多人雖然會(huì)使用串口通訊了，但是具體是怎么發(fā)出去的，可能知道的人就不多了，反正是配置好寄存器就可以使用串口通訊了，這種學(xué)習(xí)方法是最快的，但是對(duì)這個(gè)串口的基本工作原理理解的還是不到位。

接下來(lái)我們來(lái)更深一步的去了解串口，在了解串口之前我們首先要直到串口發(fā)送的是什么？

串口其實(shí)發(fā)送的是高低電平，比如我們把要發(fā)送信息的高低電平發(fā)送給電腦，它就直到我們發(fā)送的信息，并且顯示出來(lái)、那么問(wèn)題又來(lái)了，電腦是如何直到這些高低電平代表的什么呢？

這些呀，早就有人想過(guò)了，就像我們之前講過(guò)的烽煙通訊，烽煙代表敵人來(lái)犯。這個(gè)串口傳輸?shù)母叩碗娖揭苍缇臀覀兟斆鞯娜祟?lèi)定義好了，不過(guò)這次不是中國(guó)人了，而是美國(guó)人定義的，然后全世界都這么使用了。

ASCII碼

ASCII表如下圖所示，每一個(gè)圖形都對(duì)應(yīng)的8位的二進(jìn)制，比如A對(duì)應(yīng)的是0100 0001，如果我們要給電腦發(fā)送A的話，是不是發(fā)送0100 0001對(duì)應(yīng)的高低電平就可以了（1對(duì)應(yīng)高電平）？

當(dāng)然不是了，因?yàn)橐晒Φ陌l(fā)送數(shù)據(jù)，在它發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先要給電腦發(fā)送一個(gè)開(kāi)始信號(hào)，不然電腦接收就亂了，就像我們?nèi)ト】爝f，都是在收到短信之后再過(guò)去，不然去了可能快遞還沒(méi)有到呢。

串口發(fā)送數(shù)據(jù)也一樣，首先要發(fā)送一個(gè)開(kāi)始的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)也叫做起始位。在串口不工作的時(shí)候默認(rèn)的都是高電平，如果要給電腦開(kāi)始的信號(hào)，只需要給一個(gè)低電平，電腦就會(huì)被喚醒接收我們發(fā)送的串口數(shù)據(jù)，然后我們?cè)僦鸫伟l(fā)送ASCII數(shù)據(jù)，是一個(gè)一個(gè)的發(fā)送，而不是同一時(shí)刻一起發(fā)送。串口嘛，就跟串羊肉串一樣，都是一個(gè)個(gè)的往竹簽上串。

這也是串口的優(yōu)勢(shì)，發(fā)送只需要一根線，如果是并口的話，發(fā)送8位數(shù)據(jù)，就得需要8根線，就物理接線而言，顯然串口更有優(yōu)勢(shì)。

在8位數(shù)據(jù)發(fā)送完成之后，最后還需要發(fā)送一位停止位，即最后一位把電平拉高，告訴電腦發(fā)送結(jié)束，讓電腦準(zhǔn)備下一次接收。這東西和我們?nèi)】爝f一樣，拿完貴重快遞，不能直接走吧，最后還需要簽字不是。

所以要發(fā)送A的話，需要發(fā)送：

10100 00010

1（停止位） 0100 0001（中間8個(gè)為字符A） 0（起始位）

無(wú)論是串口發(fā)送還是取快遞都是人類(lèi)想出來(lái)的流程，所以存在共性。

波特率

還有最后一個(gè)問(wèn)題沒(méi)有解決，那就是這每一位的發(fā)送間隔是多少呢？

我們還拿烽煙通訊為例，站崗小兵也不是時(shí)時(shí)刻刻在盯著烽火臺(tái)，可能是一小時(shí)看一次，然后他也許會(huì)做一些娛樂(lè)項(xiàng)目。

現(xiàn)在，我們發(fā)送串口數(shù)據(jù)也一樣，我們要提前約定好，多長(zhǎng)時(shí)間發(fā)送一次，然后電腦上也要按照這個(gè)時(shí)間去接收，不然肯定會(huì)接收到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。

我們約定的這個(gè)時(shí)間就是電子專(zhuān)業(yè)中常說(shuō)的波特率，它所指的是在一秒之內(nèi)發(fā)送了多少位數(shù)據(jù)。

就拿最常用的波特率9600來(lái)說(shuō)，它所代表的是在1秒之內(nèi)傳輸9600位數(shù)據(jù)（0或1）。

知道波特率之后，我們也就知道了傳輸一位所需要的時(shí)間，即1/9600=104us。

104us對(duì)我們來(lái)說(shuō)可能會(huì)很短暫，對(duì)芯片來(lái)卻是極其漫長(zhǎng)的時(shí)間。

這時(shí)候還是會(huì)有人擔(dān)心，萬(wàn)一接收的時(shí)序?qū)Σ簧显趺崔k。

這個(gè)不用擔(dān)心，因?yàn)樾酒邮諘r(shí)也不是104us接收一次，它的接收精度是這個(gè)時(shí)間的16倍，即以6.5us的最小步長(zhǎng)開(kāi)始計(jì)數(shù)，它會(huì)在你每一位(104us)的中間時(shí)刻接收數(shù)據(jù)，這樣誤差就會(huì)變的很小。

模擬串口吧

所以，串口通訊不需要配置寄存器，直接用單片機(jī)的I/O口輸出高低電平也可以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗湍阍趩纹瑱C(jī)上配置寄存器是一樣的，如果最開(kāi)始你是使用的寄存器來(lái)學(xué)習(xí)串口，可能是只會(huì)串口的收發(fā)，而不直到串口的最基本發(fā)送原理。

如果你有興趣的話，直接在單片機(jī)上用I/O模擬串口發(fā)送試一試，雖然最終我們都會(huì)使用配置寄存器的方式發(fā)送串口數(shù)據(jù)，但這樣做你會(huì)對(duì)串口發(fā)送有一個(gè)新的認(rèn)識(shí)。

Final

上述所講的串口通訊是最為常用的一種情況，即只有一個(gè)起始偉和停止位、無(wú)奇偶校驗(yàn)位、波特率為9600。

其它的情況不太常用，暫時(shí)就不做闡述。

然后再對(duì)上述情況做一個(gè)小總結(jié)：

發(fā)送的數(shù)據(jù)共10位。

第一位是起始位：把電平拉低。

第二位~第九位：數(shù)據(jù)位，由所傳輸?shù)淖址麤Q定。在這10位當(dāng)中，也就這8位是有意義的，因?yàn)槠鹗嘉缓屯Ｖ刮徊淮砣魏螙|西，我們可以說(shuō)串口傳輸?shù)男蕿?0%。

第十位是停止位：把電平拉高。

為了檢測(cè)大家有沒(méi)有學(xué)會(huì)，給你們準(zhǔn)備了一個(gè)小測(cè)試。

猜猜上圖這10位代表哪個(gè)字符呢？（參考上面的ASCII碼表）。