串口通讯详解：从基础到应用

"本文主要介绍了串口通讯的基本概念、特点、历史发展以及常见的串行接口标准，包括TTL、RS232和RS485。同时，文章还提到了ATmega16单片机的通用串行接口UART及其特性。" 串口通讯是一种数据一位接一位顺序传输的方式，它通过简单的通信线路实现双向通信，通常只需要一对传输线。这种通讯方式成本低，但传输速度相对较慢。串口最早出现在1980年前后，主要用于连接鼠标、外置Modem、老式摄像头和写字板等设备，传输速率在115kbps到230kbps之间。然而，随着技术的发展，由于不支持热插拔和较低的传输速率，现代计算机和便携设备逐渐减少了串口的使用，现在更多地在工控、测量设备和通信设备中应用。 串口通信接口有多种标准，例如： 1. TTL电平：这是直接从单片机引出的电平，5V或3.3V表示高电平，0V表示低电平，适用于短距离的单片机间通信，传输距离有限。 2. RS232：通过MAX232等芯片进行电平转换，可以与计算机的串口连接，最大传输距离约15米，最高速率20kb/s。 3. RS485：采用-7V至+12V的电平，支持点对多的通信模式，适用于工业控制领域，最大传输距离可达1219米，最大速率10Mb/s，常使用MAX485芯片进行电平转换。 在微控制器如ATmega16中，通用串行异步收发器(UART)是一个重要的组成部分。UART支持多种波特率生成、低频率下的高波特率、8位或9位数据传输、噪声滤波、错误检测功能（包括超越误差检测、帧错误探测和错误起始位检测），并且提供了三个独立的中断源：发送完成、发送数据寄存器为空和接收中断。这些特性使得UART成为实现串行通信的关键组件，广泛应用于低速数据传输的系统中。 串口通讯在现实世界中有许多应用，如传感器数据采集、GPS信号接收、多单片机通信、门禁系统传输、机械手控制、飞行器信息采集等，涵盖了从自动化到物联网的各种场景。