串行通信详解：单工模式与异步UART通信

"这篇文档主要介绍了串行通信的多种类型，包括简单的单工串行通信、UART异步串行接口、SPI串行接口和I2C串行总线的应用，并提及了RS-232和RS-485标准。其中，通过74LS164芯片展示了如何用软件实现数据的串行到并行转换，特别是在ARM系统与74LS164之间的通信中。" 串行通信是计算机和外部设备间数据传输的一种常见方式，尤其在需要节省引脚资源和降低成本的情况下。通信可以分为并行和串行两种方式，其中串行通信又分为异步和同步两种类型。 异步串行通信是不依赖同步时钟信号的通信方式，它依赖于特定的数据格式，比如UART（通用异步收发传输器）通常使用的ASCII编码，每个字符由7位数据位、1位奇偶校验位、1位起始位和1位停止位组成。波特率定义了每秒传输的二进制位数，例如PC串口的115200bps或Modem的19200bps。异步通信允许发送器和接收器使用各自独立的时钟，但要求两者有相同的标称频率。 同步串行通信则需要发送器和接收器共享一个时钟信号，数据通常以帧的形式传输，包含同步字符、数据和错误检测信息。在无数据传输时，需要发送空闲字符或同步字符保持连接状态。冗余字符用于错误检测，通过计算数据位与固定除数的余数来生成。 单工串行通信是数据只能单向传输的方式，而半双工允许数据双向传输，但不能同时进行，比如在一条线上数据只能从A到B或者从B到A，不能同时双向流动。全双工串行通信则允许数据同时双向传输，如RS-232和RS-485标准支持的那样。 74LS164芯片是实现串行到并行转换的硬件例子，通过软件控制，可以将微处理器输出的串行数据转化为并行数据，以便于内部处理。这种转换在微处理器与外部设备通信时十分常见，特别是在需要并行数据处理的场景下。 总结来说，本文档深入探讨了串行通信的各种形式和应用，提供了基础理论和实际应用示例，对于理解计算机与外设间的串行通信机制非常有帮助。