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单片机：单片机串行通信：UART串行通信接口详解

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，通常通过

一条信号线完成。与并行通信相比，串行通信使用较少的线路，因此在长距离

通信中更为常见，因为它减少了线路间的干扰和成本。串行通信可以是同步的，

也可以是异步的，主要区别在于数据传输的时钟控制方式。

1.1.1异步串行通信

异步串行通信不需要外部时钟信号，每个数据包包含起始位、数据位、奇

偶校验位（可选）和停止位。起始位是一个低电平信号，用于通知接收方开始

接收数据；数据位是实际传输的信息；奇偶校验位用于错误检测；停止位是一

个高电平信号，表示数据包的结束。

1.1.2同步串行通信

同步串行通信需要一个外部时钟信号来控制数据的发送和接收。数据位通

常以固定频率发送，接收方根据时钟信号来同步数据的接收。这种通信方式在

高速数据传输中更为常见，因为它可以提供更稳定的传输速率。

1.2UART通信协议简介

UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）是一种异步串行通信

协议，用于在两个设备之间传输数据。UART协议定义了数据的格式和传输规则，

包括数据位、停止位、奇偶校验位等。UART通信通常使用两条信号线：TX（发

送）和RX（接收）。

1.2.1UART数据帧结构

UART数据帧通常包含以下部分：-起始位：一个低电平位，表示数据传输

的开始。-数据位：通常为8位，传输实际数据。-奇偶校验位（可选）：用于

检测传输错误，可以是偶校验或奇校验。-停止位：一个或两个高电平位，表

示数据传输的结束。

1.2.2UART通信速率

UART通信速率通常用波特率（baudrate）表示，它是每秒传输的位数。常

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见的波特率有9600、19200、38400、57600、115200等。在通信开始前，发送

方和接收方必须设置相同的波特率，以确保数据的正确传输。

1.3UART与其他串行通信协议的区别

UART与其他串行通信协议（如SPI、I2C）的主要区别在于其异步特性。SPI

和I2C都是同步串行通信协议，它们使用时钟信号来同步数据的发送和接收。

相比之下，UART不需要时钟信号，数据包之间通过起始位和停止位来界定。

1.3.1示例：使用Arduino进行UART通信

下面是一个使用Arduino进行UART通信的示例代码。Arduino通过串行端

口发送和接收数据，波特率为9600。

//ArduinoUART通信示例

#includeSoftwareSerial.h

SoftwareSerialmySerial(2,3);//RX,TX

voidsetup(){

Serial.begin(9600);//主串行端口用于调试

mySerial.begin(9600);//初始化自定义串行端口

}

voidloop(){

if(mySerial.available()){//如果有数据可读

intreceivedData=mySerial.read();//读取数据

Serial.println(receivedData);//打印到主串行端口

}

if(Serial.available()){//如果主串行端口有数据

intdataToSend=Serial.read();//读取数据

mySerial.write(dataToSend);//发送到自定义串行端口

}

}

1.3.2示例解释

1.初始化：在setup()函数中，我们初始化了两个串行端口。主串行

端口用于调试，而自定义串行端口mySerial用于与其他设备通信。

2.数据接收：在loop()函数中，我们检查mySerial是否有数据可读。

如果有，我们读取数据并通过主串行端口打印出来。

3.数据发送：我们还检查主串行端口是否有数据。如果有，我们读

取数据并通过mySerial发送出去。

通过这个示例，我们可以看到如何在Arduino上实现UART通信的基本操作，