单片机串行通信在物联网中的应用教程.pdfVIP

单片机串行通信在物联网中的应用教程

1单片机串行通信基础

1.1串行通信原理

串行通信是一种数据传输方式，其中数据位被逐个按顺序传输。与并行通

信相比，串行通信只需要一条数据线，这大大减少了硬件成本和复杂性，尤其

是在长距离通信中。串行通信的关键在于发送端和接收端之间的时间同步，确

保数据能够被正确地接收和解析。

1.1.1数据传输方向

串行通信可以是单工、半双工或全双工模式：-单工：数据只能在一个方

向上传输。-半双工：数据可以在两个方向上传输，但不能同时进行。-全双工：

数据可以同时在两个方向上传输，这是最常用的模式。

1.1.2同步与异步通信

同步通信：发送和接收双方通过共享时钟信号来同步数据传输。

异步通信：没有共享时钟，通过起始位和停止位来界定数据帧。

1.2UART与USART的区别

1.2.1UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)

UART是一种异步串行通信接口，主要用于发送和接收数据。它支持基本的

串行数据传输，包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。

1.2.2USART(UniversalSynchronous/Asynchronous

Receiver/Transmitter)

USART是UART的扩展，除了支持异步通信外，还支持同步通信模式。在

同步模式下，USART使用外部时钟信号来同步数据传输，这在某些特定应用中

非常有用。

1.3串行通信协议介绍

1.3.1RS-232

RS-232是一种标准的串行通信协议，主要用于计算机和外围设备之间的通

1

信。它定义了物理接口的特性，包括引脚分配、信号电平和通信参数。

1.3.2RS-485

RS-485是一种改进的串行通信标准，特别适合于长距离和多点通信。它使

用差分信号，提高了抗干扰能力，可以连接多个设备，形成网络。

1.3.3SPI(SerialPeripheralInterface)

SPI是一种同步串行通信协议，通常用于微控制器和外围设备之间的高速数

据交换。它使用主从模式，由主设备控制数据传输。

1.3.4I2C(Inter-IntegratedCircuit)

I2C是一种两线式串行通信协议，用于连接微控制器和多个外围设备。它支

持多主模式，允许多个设备控制总线。

1.4单片机串行通信硬件接口

单片机的串行通信接口通常包括：-TX(Transmit)：数据输出引脚。-RX

(Receive)：数据输入引脚。-CTS(ClearToSend)：用于流控制，指示接收端是否

准备好接收数据。-RTS(RequestToSend)：用于流控制，请求发送端暂停数据

传输。

1.4.1实例：使用Arduino进行UART通信

//Arduino代码示例：使用UART发送数据

#includeSoftwareSerial.h

SoftwareSerialmySerial(10,11);//RX,TX

voidsetup(){

Serial.begin(9600);//主串行端口初始化

mySerial.begin(9600);//第二个串行端口初始化

}

voidloop(){

if(Serial.available()){

charinChar=Serial.read();//从主串行端口读取字符

mySerial.write(inChar);//将字符写入第二个串行端口

}

if(mySerial.available()){

charinChar=mySerial.read();//从第二个串行端口读取字符

Serial.write(inChar);//将字符写入主串行端口

}

}

2

在上述代码中，我们使用了Arduino的SoftwareSerial库来创建第二个串行

通信端口。setup函数初始化了两个串行端口，而loop函数则在两个端口之间

转发数据。这可以用于设备之间的数据中继，例如，将一个传感器的数据转发

到计算机或其他设备。

1.4.2结构与功能