串口通信為什么采用并行模式？

單片機(jī)與外圍設(shè)備，單片機(jī)與單片機(jī)之間進(jìn)行通信，通俗點(diǎn)說就是數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞接卸喾N，我們經(jīng)常用到的就有串口通信、IIC通信、RS232，485，CAN總線等等。目前在中小學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生們操作開源硬件，用到的通信方式以IIC，串口通信居多。今天咱們就先來聊聊串口通信。

單片機(jī)的CPU和外界通信時采用的是并行模式，為什么采用并行模式？大家只要稍微一思考就能想出答案。并行通信指的是數(shù)據(jù)（以8位為基數(shù)）在傳輸時一次同時發(fā)送8個位，打個比方，這就像8個人同時去打水，每人提一個水桶，那怎樣才能在最短的時間內(nèi)將8個水桶裝滿水呢？那當(dāng)然是用8個水龍頭同時為8個水桶裝水，每個水龍頭裝一個桶，8個水龍頭相互之間各不影響。單片機(jī)的接口與外部設(shè)備進(jìn)行通信時則是采用串行通信模式，所謂串行通信模式，就是數(shù)據(jù)按照順序一位一位的傳輸，數(shù)據(jù)的傳輸具有時間上的先后順序。同樣打個比方，8個人去提水，只有一個水龍頭，這8個人就要一個一個排隊，裝滿一個水桶再裝下一個水桶。很顯然，并行通信比串行通信速度更快。

采用并行通信，由于在同一時間內(nèi)需要同時發(fā)送或接收8個位的數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)占據(jù)一個數(shù)據(jù)位，就需要8條數(shù)據(jù)線來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送與接收，在提高傳輸速度的同時犧牲了硬件資源；而采用串行通信，數(shù)據(jù)是一個位一個位的按順序發(fā)送或接收，那就只需要兩條數(shù)據(jù)線就夠了，一條用于發(fā)送數(shù)據(jù)，一條用于接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣缺炔簧喜⑿型ㄐ?，但是?jié)省了大量的硬件資源。

至此，也許你已經(jīng)對串口通信有了初步認(rèn)識，但是，還沒結(jié)束。我們在應(yīng)用串口通信時還會遇到一些專業(yè)術(shù)語知識，下面我再給大家簡單介紹一下：

1、串口連接。單片機(jī)進(jìn)行串口通信時總是要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，即發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。在我們的單片機(jī)上你會找到串口通信接口，TXD（Transmit Data）數(shù)據(jù)發(fā)送端口和RXD（Receive Data）數(shù)據(jù)接收端口。單片機(jī)在進(jìn)行串行通信連接時，一方的TX數(shù)據(jù)發(fā)送端要接另一方的RX數(shù)據(jù)接收端；RX數(shù)據(jù)接收端接另一方的TX數(shù)據(jù)發(fā)送端。即你發(fā)我收，我發(fā)你收。當(dāng)然還要為單片機(jī)提供電源，這個就不用多說了吧！

2、波特率（bps）。bits per second，比特/秒。也叫做比特率，只是音譯上的區(qū)別而已。它反應(yīng)的是每秒進(jìn)行通訊的位數(shù)。我們經(jīng)?？吹?a target="_blank">電腦網(wǎng)絡(luò)連接速度XXMbps，即是指每秒鐘處理數(shù)據(jù)的個數(shù)為XX兆位。

3、數(shù)據(jù)模式。這里就要為大家介紹下數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位的概念。

數(shù)據(jù)位是衡量通信中實(shí)際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計算機(jī)發(fā)送一個信息包時，實(shí)際的數(shù)據(jù)不一定全是8位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是5、6、7和8位。究竟是幾位取決于實(shí)際傳送的信息。我們都知道一個字節(jié)是8個位。標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是0～127（7位）。而擴(kuò)展的ASCII碼則是0～255（8位）。如果數(shù)據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn) ASCII碼，那么每個數(shù)據(jù)包就是7個數(shù)據(jù)位。每個數(shù)據(jù)包是指一個字節(jié)，包括開始/停止位，數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位。由于實(shí)際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語“包”指任何通信的情況。

停止位用于表示一個包的最后一位。典型的值為1，1.5和2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時的，并且每一個設(shè)備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設(shè)備間出現(xiàn)了小小的時差，導(dǎo)致不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，它還提供計算機(jī)校正時鐘同步的機(jī)會。停止位的位數(shù)越多，時鐘校正的程度越大，數(shù)據(jù)傳輸率同時也越慢。

檢驗(yàn)位是串口通信中一種簡單的檢錯方式。有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。也可以沒有校驗(yàn)位。對于偶和奇校驗(yàn)的情況，串口會設(shè)置校驗(yàn)位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶數(shù)個或者奇數(shù)個邏輯1。例如，如果數(shù)據(jù)是011，那么對于偶校驗(yàn)，校驗(yàn)位為0，保證邏輯1的位數(shù)是偶數(shù)個。如果是奇校驗(yàn)，校驗(yàn)位為1，這樣就有3個邏輯1位。高位和低位不是真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位邏輯高或者邏輯低校驗(yàn)。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個位的狀態(tài)，判斷通信是否受到干擾或者傳輸和接收數(shù)據(jù)是否同步。

一般在默認(rèn)的情況下為“8N1”模式，即8位數(shù)據(jù)位，無（None）校驗(yàn)，1位停止位。

相信通過以上介紹，你已經(jīng)對串口通信又有了更深的理解。真正掌握串口通信原理還需要在實(shí)踐中不斷探索。

編輯：hfy