通信协议 - 串口通信
串口通信算得上是单片机中最常用、最基础的一种通讯方式。常用可作为一种调试的手段，与单片机通讯监控数据、发送指令，也可以用作两个单片机之间互相通讯使用。串口通讯的物理层是 RS-232 与 TTL 标准。
协议层
并行和串行
- 并行通信：各个数据位同时传输，速度快但占用引脚资源多。
- 串行通信：数据按位顺序传输，占用引脚资源少但速度相对慢。
单工、半双工和全双工
- 单工：数据只在一个方向上进行传输。
- 半双工：允许数据在两个方向上传输，但是同一时刻，只允许数据在一个方向上传输，相当于方向可切换的单工通信。
- 全双工：允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，要求发送和接收设备都有独立的接发能力。
同步和异步
- 同步通信：带时钟同步信号传输。例如 SPI，IIC 等通信接口。
- 异步通信：不带时钟同步信号。例如 UART，单总线。
USART 和 UART
- UART：通用异步收发器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）
- USART：通用同步异步收发器（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）
USART 是 UART 的升级版，区别在于多了 CLK 线，在 CLK 没有信号的时候，就表明没有数据传输任务，有 CLK 信号的时候，就是正在传输信号，并且 CLK 提供了时钟同步功能，效验也更精确。
物理层
TTL 标准
TTL 标准请跳转文章 TTL 电平接口 · 通信协议 - 数字逻辑电平
RS-232 标准
RS-232 通信的物理层，是两个设备的 DB9 接口之间通过串口信号线建立起连接，串口信号线中使用 RS-232 电平传输数据信号。因为控制器一般使用的是 TTL 电平，所以需要专用的电平转换芯片才能实现通讯。
TTL 与 RS-232 电平比较：
| 通讯标准 | 电平标准（发送端） |
|---|---|
| 5V TTL | 逻辑 0：0~0.5V；逻辑 1：2.4V-5V |
| RS-232 | 逻辑 0：+3V~+15V；逻辑 1：-15V~-3V |
理想状态下的对应时序图：
RS-232 协议一般使用 DB9 接口，计算机一般用公头接口（针），调制调解器设备中一般为母头（孔）：
接口引脚定义：
| 引脚符号 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| DCD | 载波检测 | Data Carrier Detect，数据载波检测，用于 DTE 告知对方，本机是否收到对方的载波信号 |
| RXD | 接收数据 | Receive Data，数据接收信号，即输入 |
| TXD | 发送数据 | Transmit Data，数据发送信号，即输出。两个设备之间的 TXD 与 RXD 应交叉相连 |
| DTR | 数据终端（DTE）就绪 | Data Terminal Ready，数据终端就绪，用于 DTE 向对方告知本机是否已准备好 |
| GND | 信号地 | 地线，两个通讯设备之间的地电位可能不一样，这会影响收发双方的电平信号，所以两个串口设备之间必须要使用地线连接，即共地 |
| DSR | 数据设备（DCE）就绪 | Data Set Ready，数据发送就绪，用于 DCE 告知对方本机是否处于待命状态 |
| RTS | 请求发送 | Request To Send，请求发送， DTE 请求 DCE 本设备向 DCE 端发送数据 |
| CTS | 允许发送 | Clear To Send，允许发送，DCE 回应对方的 RTS 发送请求，告知对方是否可以发送数据 |
| RI | 响铃指示 | Ring Indicator，响铃指示，表示 DCE 端与线路已接通 |
DB9 公头与母头的 TX/RX 相反，所以一般对接即可，等效于连接这几条信号线：
串口线中的 RTS、CTS、DSR、DTR 及 DCD 信号，使用逻辑 1 表示信号有效，逻辑 0 表示信号无效。
在实际使用中，有时候只保留 RXD、TXD 与 GND。
参考与致谢
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