1.总括
总的来说，串口通信是一个广泛使用的数字通信协议，它用于在两个设备之间通过专门设计的线路（称为串行端口）传输数据。串口通信可以使计算机与外部设备进行可靠地点对点连接，例如打印机、调制解调器、传感器等。简单来说，串口通信允许将信息从计算机中发送到其他设备,或者从其他设备中接收信息并传递回计算机。通常情况下，串口通信需要指定一些参数，如传输速率、校验方式、数据位数和停止位等来保证传输数据的准确性。
2.串行数据传输原理
串行数据传输是通过单个线路按顺序地发送一个比特的信息。与串行相反，还有并行数据传输方式，该方式使用多个少量且同时传输的信道。
在实际应用中常见的串行数据传输方式主要有两种协议类型：同步和异步。其中，在基础电子学和计算机体系结构领域，这些术语通常被限制为说明时钟如何控制数据信号流动。
并行和串行的区别
- 并行传输: 多根线路传输，每条物理线代表一个比特位，可以同时发送和接受多个字节；
- 串行传输: 只用一条线路传输，逐位传输，字节内允许出现延迟（如开始或结束等），而每个字节之间必须有完整的停止和起始位置。
同步传输和异步传输的差别
- 同步传输：在知道对方状态下进行全双工传输，需要调节系统时钟，使得传送速度不超过缓存容量，并保持包络上均衡。
- 异步传输：既能针对字符流，也可针对比特流。异步传输没有明确定义的“帧”模式,因此不需要同步时钟，但会增加一个帧同步域，用于在接收端恢复字节边界，并通过位数逐个地进行帧的识别。
串口通信采用的异步传输方式
在实际应用中，串口通常使用异步技术来发送和接收数据。异步传输可以按需动态调整数据传输速率，以便快速响应用户操作或自动控制事件的发生。
与同步处理器总线相比，串行处理通信协议（例如UART）有一定优势，如：图形用户界面环境下可提高系统稳定性；缩小增量电路板尺寸并降低成本；更轻松地连接远程业务设备等.
3.串口通信规定参数
串口通信规定参数是计算机与外设设备（比如单片机、传感器等）进行串口通信时所必须遵循的一系列参数规定，其中包括波特率、数据位数、校验位和停止位等。以下是这些规定参数的详细介绍：
- 波特率：
波特率表示信息传送的速率，是计算机与外设设备进行通信的重要参数。通俗地说，波特率描述的是单位时间内传输的比特数。波特率一般用“bps”来表示，它的单位为位/秒。串口常用的波特率有9600、115200、38400等，常用于MCU与计算机之间的通信。通信设备使用串口通信时，波特率必须相同，否则会导致数据传输出错。 - 数据位数：
数据位数表示接收和发送的数据字节数。一般情况下，常用的数据位数为7位或8位，而在通常的情况下默认使用8位数据位数。数据位数的选择取决于所传输的数据格式以及传输需要的准确度和速度。 - 校验位：
校验位是为了保证接收到的数据的准确性而设置的一个位。校验位主要有三种方式，分别为奇校验、偶校验和无校验。奇校验是指在数据位数上奇数的传输信息完成后，将其全部加起来，如果结果为奇数则校验位为0，否则为1。偶校验则是将其全部加起来，如果结果为偶数，则校验位为0，否则为1。无校验是指在数据传输后不对数据进行任何的校验位检验。 - 停止位：
停止位指的是数据传输完成后发送器发送的一位信号。其目的是告诉接收器，本次数据传输已经结束。例如，对于8位数据加一位停止位，停止位为1，这样就能够表示出本次的数据传输已经结束。
4.串口使用的硬件及线路类型
- RS-232接口及标准电压定义：
RS-232接口是一种传统的串口标准，它用于从一个DTE（数据终端设备）和另一个DCE（数据通讯设备）之间传输数据。在RS-232标准中，数据线末端的电平定义被设定为+5V至-5V之间的电压。一般而言，数据的高电平定义在+3V到+25V之间，低电平则被定义为-3V到-25V之间。RS-232接口所采用的电压定义是相对而言比较老旧的，新型的电脑一般都不再支持RS-232接口。 - TTL/CMOS电平与RS-232格式转换芯片：
TTL（晶体管-晶体管逻辑）和CMOS（互补金属氧化物半导体）电平是另一种常见的串口传输方式。在这种传输方式中，高电平被定义为高电位，低电平则被定义为零电位。TTL/CMOS电平的数据通信速率较高，适用于一些新型的电脑和通讯设备。
为了兼容老旧的RS-232接口，一些通讯设备使用了TTL/CMOS电平与RS-232格式转换芯片。这种芯片能够将TTL/CMOS电平转换成RS-232电平，并实现与RS-232设备的通讯。在使用转换芯片进行串口通讯时，需要注意芯片的基本配置和所匹配的串口类型。
总之，对于串口通讯来说，所使用的硬件设备和线路类型，以及使用的电平标准是非常重要的。能够正确地进行选型和设置，才能够保证串口通讯的正确性和稳定性。
5.串口通信在不同领域的应用
- 工控自动化：
串口通信在工控自动化领域中有着广泛的应用。在很多自动化设备中，串口通信被用于控制和监测系统的状态、记录生产数据以及与其他设备进行通讯。例如，在工厂生产自动线上，通过串口通信控制机器人臂的动作，实现生产线上的物料处理和加工。
- 医疗设备：
串口通信被应用于许多医疗设备中，如各种监护仪、血压仪、血糖仪等。这些设备通过串口通讯向电脑发送数据，实现对患者的监控和诊断。
- 视频监控系统：
在视频监控系统中，串口通信被用于控制和管理摄像机的各种功能，如云台的旋转、变焦、聚焦、预置位等。通过串口通讯，可以实现对摄像机的遥控和监控。
- 机器人等智能制造设备：
在智能制造设备中，串口通信被用于控制和监测机器人、自动化仪器等设备的状态和任务。例如，在工业机器人中，通过串口通讯控制机器人的动作和任务，实现工业自动化生产线的智能化和高效率。
总之，串口通信在不同领域中都有着广泛的应用。通过串口通讯，设备之间可以实现数据的传输和交流，加快了信息处理和物料加工的速度，提高了生产效率，实现了智能化生产和高效的信息管理。