关于串口通信

在我们的日常生活中，经常会听到串口线一词。而对于网络工程师来说，串口线更是工作时不可或缺的工具。

常见串口线

那什么是串口？和串口有关的串口通信又是什么？

在了解串口通信之前，先了解一下几个基本概念，主要是同步通信、异步通信、串行通信和并行通信。

在通信的线路上，有两种状态，分别是逻辑1（高电平）和逻辑0（低电平），传输的数据格式为起始位（start bit）、数据位（data bit）、奇偶校验位（parity bit）、停止位（stop bit）。

串口数据帧

同步通信，比特同步通信技术，要求发送方和接收方具有同频同相的同步时钟信号。同步通信需要在传送报文的最前端附加特定的同步字符，使收发双方建立同步，后续便在同步时钟的控制下逐位发送、逐位接收。

同步通信最大的特点便是高速度、大容量的数据传送，但同步通信要求时钟严格同步，硬件复杂，成本高。

同步通信应用最广泛的是在变电站，变电站的时钟同步通信技术，就是基于IEEE1588标准的PTP精确时钟同步协议来进行的。（PTP，Precision Time Protocol，精确时钟同步协议）。

异步通信，指通信中两个字符（8位字符）之间的时间间隔可以是不固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的。

简单来说，同步就是指发送方发出数据后，等接收方发回响应之后再发出下一个数据包；异步是指发送方发出数据后，不等接收方发回响应，紧接着发送下一个数据包。

同步通信和异步通信的区别

串行通信，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。

串行通信

并行通信，多比特数据同时通过并行线进行传送。

串行通信和并行通信的区别

了解完相关的基本通信概念，就是本篇文章的重点—串口和串口通信。

串口，即串行接口，是一种可以将接受来自CPU的并行数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可以将接受的串行数据流转换为并行的数据字符提供给CPU的器件。

串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据，用来实现远距离通信。

串口通信（Serial Communication），指串口按位（bit）发送和接收字节，发送和接收到的每一个字符，都是按一次一位传递的，每一位为1或者0。

串口通信有四个最重要的参数，波特率、数据位、停止位和奇偶校验。

常用的超级终端工具SecureCRT中就会经常出现相关选项。

SecureCRT软件串口的界面选项

①波特率，在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数被称为码元传输速率，也就是波特率。

波特率，也是衡量符号传输速率的参数和传输通道频宽的指标，用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示。

举个例子，如果数据传送速率为240b/s，也就是每秒传送240个字符，其中每个字符的格式为10位，包含1个起始位、1个停止位、8个有效数据位，则波特率为240baud（波特），有效数据位的传送速率比特率为240*10=2400bps（比特每秒）。

1比特每秒是指每秒传输1比特（bit），baud（波特）代表每秒的调制数。

②数据位，通信中真正有效的信息。数据位的位数由通信双方共同约定，一般是6位、7位或8位。

比如，标准的ASCII码是7位（0~127），扩展的ASCII码是8位（0~255）。

③停止位，在一个数据包的最后，用以标志一个字符传输的结束。停止位有1位、1.5位、2位。

同时，数据是在传输线路上定时的，并且每一个设备有自己的时钟，停止位可以提供计算机校正时钟同步的机会。

④奇偶校验位，串口通信中一种简单的检错方式。串口会设置校验位，用一个值确保传输的数据有偶数个或奇数个逻辑高位。

奇校验，需要确保传输的数据总共有奇数个逻辑高位；偶校验，需要确保传输的数据总共有偶数个逻辑高位。

举个例子，若传输的数据是011，有两个逻辑高位1，则奇校验位就是1，确保数据一共有3个（奇数）逻辑高位1；偶数校验位是0，数据一共有2个（偶数）逻辑高位1。