PIC单片机串口通信原理：串口通信的底层机制，轻松实现数据传输

# 1. PIC单片机串口通信概述

串口通信是一种广泛用于单片机与外部设备或上位机之间进行数据传输的通信方式。PIC单片机内置了串口模块，支持异步串口通信，具有较高的通信效率和可靠性。

串口通信的基本原理是将并行数据转换为串行数据，通过单根通信线进行传输。串口通信涉及到波特率、数据位、停止位和校验位等参数，这些参数需要在通信双方进行协商一致，才能保证数据传输的正确性。

# 2. 串口通信的底层机制

### 2.1 串口通信的硬件基础

#### 2.1.1 串口引脚和接口

串口通信需要通过物理引脚进行数据传输，PIC单片机上通常提供多个串口，每个串口都有自己的引脚定义。常见的串口引脚包括：

- **TXD (Transmit Data)**：数据发送引脚，用于发送数据到外部设备。
- **RXD (Receive Data)**：数据接收引脚，用于接收来自外部设备的数据。
- **RTS (Request To Send)**：请求发送信号，用于向外部设备请求发送数据。
- **CTS (Clear To Send)**：允许发送信号，用于外部设备允许单片机发送数据。

串口通信可以使用不同的接口标准，例如：

- **RS-232**：一种古老的串口标准，使用9针或25针接口，支持较长的传输距离。
- **RS-485**：一种半双工串口标准，使用2线或4线接口，支持多点通信。
- **UART**：一种异步串口标准，使用单线或双线接口，支持较高的传输速率。

#### 2.1.2 波特率和数据格式

波特率是指串口通信的速率，单位为比特/秒 (bps)。常见的波特率包括 9600、115200、921600 等。

数据格式是指串口通信中数据传输的格式，包括：

- **数据位**：每个字符传输的比特数，通常为 5、6、7 或 8 位。
- **停止位**：字符传输结束后附加的停止比特数，通常为 1 或 2 位。
- **校验位**：用于检测数据传输错误的校验比特，可以是奇校验、偶校验或无校验。

### 2.2 串口通信的协议和流程

#### 2.2.1 数据传输过程

串口通信的数据传输过程遵循以下步骤：

1. **发送方**将数据写入串口发送缓冲区。
2. **串口控制器**将数据从发送缓冲区移到串口引脚。
3. **串口引脚**将数据发送到外部设备。
4. **外部设备**接收数据并将其存储在接收缓冲区中。
5. **串口控制器**将数据从接收缓冲区移到接收方的数据接收区。

#### 2.2.2 通信控制信号

串口通信中使用以下控制信号来协调数据传输：

- **RTS/CTS**：用于控制数据发送，当 RTS 为高电平时，表示单片机请求发送数据，当 CTS 为高电平时，表示外部设备允许单片机发送数据。
- **DTR/DSR**：用于控制数据流，当 DTR 为高电平时，表示单片机准备好接收数据，当 DSR 为高电平时，表示外部设备准备好发送数据。

# 3. PIC单片机串口编程实践

### 3.1 PIC单片机串口初始化

#### 3.1.1 寄存器配置

PIC单片机串口初始化需要配置相关寄存器，主要包括：

- **TXSTA寄存器：**控制串口发送功能，主要配置项有：
- TXEN：串口发送使能位，置1开启发送
- BRGH：波特率发生器高位，置1波特率发生器倍频
- SENDB：发送中断使能位，置1开启发送中断
- **RCSTA寄存器：**控制串口接收功能，主要配置项有：