Linux串口编程：详解单工、半双工与全双工通信与异步同步区别

串行通信是一种重要的通信方式，在嵌入式Linux系统中尤其常见。本文将详细介绍串行通信的分类及其在Linux串口编程中的应用。 首先，我们来探讨串行通信的基本概念。串行通讯，顾名思义，是指数据按照位的顺序逐个传输，通常通过一根传输线完成，具有成本低但数据传输速度较慢的特点，适用于长距离通信。这种通信方式根据信息传送方向可以分为： 1. **单工**：信息只能单向传输，如一个设备发送数据，另一方只能接收，无法进行双向交互。 2. **半双工**：允许双向数据传输，但双方不能同时发送和接收，即在某一时刻，只能有一个方向的数据流动。 3. **全双工**：在任何时候都能进行双向数据传输，无需考虑时间同步问题，效率较高。 同步通信是另一种重要的分类，根据其同步方式不同，分为： - **面向字符**：每个字符前有固定的同步信号，如起始位和停止位。 - **面向比特**：以比特为单位进行同步，例如曼彻斯特编码。 - **面向字节计数**：通过字节数来同步，每个字节都有特定的标志。 串行通信的物理接口承担着关键的任务，包括： - **数据格式化**：将CPU的并行数据转换为不同通信方式所需的串行格式，异步通信自动添加起止位，面向字符同步则需手动添加同步字符。 - **串-并转换**：将计算机产生的并行数据转换为串行形式，便于发送。 - **控制波特率**：确保数据传输速率的一致性，通过波特率发生器调整。 - **错误检测**：发送端生成校验位，接收端验证数据的正确性。 - **电平转换**：处理不同标准（如TTL与EIA）间的电平差异，确保信号兼容性。 - **提供信号线**：支持EIA-RS-232C接口的信号连接，如用于远程通信的9针接口或本地通信的3针接口，并与MODEM或终端通信。 在Linux串口编程中，常见的串行接口芯片如USART（通用异步收发器）和UART（通用异步收发器）扮演了核心角色，它们包含了控制数据流、设置波特率以及处理同步等功能。USAR芯片提供了更高级的功能集，而UART则更为基础，适合简单应用。 理解串行通信的分类和相关技术对于嵌入式Linux开发者来说至关重要，掌握这些基础知识有助于设计高效、可靠的通信系统，无论是单工、半双工还是全双工，或是同步还是异步通信，都需要根据具体的应用场景进行灵活运用。