单片机串行通信详解：异步串行与电平转换

"本资源主要探讨了单片机的串行接口及串行通信，包括电平转换、串行通信的基础知识、异步串行通信的字符格式、信号形式以及单片机串行通信的工作方式。电平转换涉及TTL到RS-422A的转换芯片，如SN75172、SN75174等，以及RS-422A到TTL的转换芯片，如SN75173、SN75175等。学习目标包括掌握串行通信的基本概念、单片机串行接口结构、控制寄存器、工作方式和应用编程方法。" 在单片机系统中，串行通信是一种重要的数据传输方式，尤其适用于成本敏感且对速度要求不高的应用。串行通信通过一条传输线按位顺序发送数据，可以是异步或同步的方式。本资源主要聚焦于异步串行通信，因为它在单片机系统中更为常见。 异步串行通信的特点在于数据传输的独立时钟，每个字符帧由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。起始位标志着字符传输的开始，数据位承载实际信息，奇偶校验位用于检查数据传输的准确性，而停止位则表示字符的结束。位时间指发送1位数据所需的时间，整个帧从起始位到停止位构成。 TTL电平是单片机串行口常用的信号形式，但其传输距离有限，抗干扰能力弱。为了实现远距离通信，通常需要进行电平转换，如使用SN75172等芯片将TTL电平转换为RS-422A电平，或采用RS-232、RS-422A、RS-485等差分传输标准，以提高信号的传输质量和距离。 串行通信的信号形式包括单工、半双工和全双工。单工通信仅支持单向数据传输，一方发送，一方接收；半双工允许双向传输，但不能同时发送和接收；全双工则允许双方同时进行发送和接收，提供更高的通信效率。 在单片机中，串行接口的结构和控制寄存器是实现串行通信的关键。通过设置这些寄存器，可以配置单片机的串行通信工作方式，如波特率、奇偶校验、数据位数等。此外，理解和掌握单片机的串行通信工作方式（如方式0、方式1、方式2、方式3）是编写串行通信程序的基础。 学习这部分内容，开发者能够具备实现单片机串行通信的能力，包括设置接口、编写通信协议、处理错误检测以及适应不同距离和环境的通信需求。这在单片机应用开发，如物联网设备、远程监测系统和嵌入式系统设计中都是必不可少的知识。