一篇短文让你彻底理解什么是串口通信

1 并行与串行通信

机器的通信方式有两种，分别是并行通信与串行通信。

并行通信：并行通信是指多比特数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限制，因为长度增加，干扰就会增加，数据也就容易出错。

串行通信：串行通信是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。

拿汽车通道来说，并行通信就是多车道，多辆车一起行驶，而串行通信就是单车道，只能一辆一辆车通过。

以下是两者之间特性的对比：

2 异步与同步串行通信

串行通信有两种，分别是异步串行通信与同步串行通信。

异步串行通信：异步串行通信是指通信双方以一个字符（包括特定附加位）作为数据传输单位且发送方传送字符的间隔时间不一定，具有不规则数据段传送特性的串行数据传输。

同步串行通信：同步串行通信是指在约定的通信速率下，发送端和接收端的时钟信号频率和相位始终保持一致（同步），这就保证了通信双方在发送和接收数据时具有完全一致的定时关系。

两种串行通信不同就只有时间，在发送字符时，异步可以是不同时间间隔发送，但同步只能以固定的时间间隔发送。

3 单工、半双工与全双工串行通信

串行通信制式有单工串行通信，半双工串行通信，全双工串行通信三种。

单工串行通信：单工串行通信信道是单向信道，发送端和接收端的身份是固定的，发送端只能发送信息，不能接收信息；接收端只能接收信息，不能发送信息，数据信号仅从一端传送到另一端，即信息流是单方向的。

半双工串行通信：半双工串行数据传输指数据可以在一个信号载体的两个方向上传输，但是不能同时传输。例如，在一个局域网上使用具有半双工传输的技术，一个工作站可以在线上发送数据，然后立即在线上接收数据，这些数据来自数据刚刚传输的方向。像全双工传输一样，半双工包含一个双向线路（线路可以在两个方向上传递数据）。

全双工串行通信：全双工串行通信是指在同一时刻信息可以进行双向传输，和打电话一样，说的同时也能听，边说边听。这种发射机和接收机分别在两个不同的频率上（两个频率差有一定要求）能同时进行工作的双工机也称为异频双工机。

三种通信制式很容易理解，对照上图看，单工串行通信不就是单方面通信，只能发出指令或接收指令。半双工串行通信就是能接收又能发送，但是不能同时进行。全双工串行通信就最厉害，可以同时发送和接收指令。

4 比特率与波特率

衡量通讯性能的一个非常重要的参数就是通讯速率，通常以比特率(Bitrate) 来表示，即每秒钟传输的二进制位数，单位为比特每秒(bit/s)。

容易与比特率混淆的概念是 “波特率”(Baudrate)，它表示每秒钟传输了多少个码元。而码元是通讯信号调制的概念，通讯中常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的信号称为码元。

如常见的通讯传输中，用0V 表示数字0，5V 表示数字1，那么一个码元可以表示两种状态0 和1，所以一个码元等于一个二进制比特位，此时波特率的大小与比特率一致；如果在通讯传输中，有0V、2V、4V 以及6V 分别表示二进制数00、01、10、11，那么每个码元可以表示四种状态，即两个二进制比特位，所以码元数是二进制比特位数的一半，这个时候的波特率为比特率的一半。

因为很多常见的通讯中一个码元都是表示两种状态，人们常常直接以波特率来表示比特率，虽然严格来说没什么错误，但希望我们还是了解它们的区别。