串口通信原理数据发送和数据接受过程（串口通信原理与数据传输）

串口通信原理与数据传输

串口通信作为计算机与外部设备间传输数据的一种方式，因其简单、快速、稳定的特点，在各种物联网系统中得到了广泛应用。本文将介绍串口通信的原理及其数据传输的过程。

串口通信是指通过串行接口将数据从计算机传输到外部设备，或从外部设备传输到计算机的过程。在串行传输中，数据是一个字节一个字节地发送或接收的。此外，串口通信允许数据在一个方向上进行传输，也就是说数据可以从计算机向外部设备传输，也可以从外部设备向计算机传输。

串口通信采用的是异步传输，即传输的数据按照字节为单位进行处理，每个字节的传输时间是一样的。在这里，我们需要介绍两个概念：波特率和数据位。

波特率指的是每秒钟发送的比特数，它的单位是bps（bits per second），比如一个波特率为9600的串口，它可以在一秒内发送9600个比特。数据位则指的是每个字节中实际要传送的数据位数，一般为8位。此外，还有一个校验位和一个停止位，用于检验数据的正确性及数据传输结束的标志位。

数据的发送过程分为两个部分：单字符发送和字符串发送。如下图所示：

$\"数据发送过程\"$

单字符发送：

1. 上位机向串口发送一字节数据；

2. 串口芯片收到工作状态，处理器向串口芯片发送一字符串“Send Data”指令，该指令向串口发送一字节数据给下位机；

3. 串口芯片在数据传输缓冲区中存储一字节数据，将数据按照波特率发送到下位机；

4. 下位机接收到上位机发送的数据，返回一字符发送成功信息给上位机。

字符串发送：

1. 上位机向串口缓冲区写入字符串数据；

2. 数据经过串口芯片发送到下位机中；

3. 下位机根据数据读写器接收并处理数据，返回确认接收成功信息；

4. 串口芯片发出一完成一个字节发送的中断信号，CPU收到这个中断信号后，在缓冲区中取出下一个数据并发送到下位机。

数据的接收过程分为三个部分：单字节接收、字符串接收和中断接收。

单字节接收：

1. 上位机向串口芯片发送一个“Request 1 Byte”指令；

2. 串口芯片接收到指令后从缓冲区中取出一个字节的数据并返回给上位机，同时将该字节从缓冲区中删除；

3. 上位机接收数据并返回确认信息，同时向串口芯片发送一个“Clear Receive Buffer”指令。

字符串接收：

1. 上位机向串口芯片发送一个“Request 100 Bytes”指令；

2. 串口芯片接收到指令后从缓冲区中取出100字节的数据并返回给上位机，同时将这些字节从缓冲区中删除；

3. 上位机接收数据并返回确认信息，同时向串口芯片发送一个“Clear Receive Buffer”指令。

中断接收：

1. 下位机按照波特率将数据发送至串口芯片，同时向CPU发送一个中断请求；

2. CPU接收到中断请求信号后，暂停自身的其它任务；

3. CPU调用中断处理函数接收数据，并将数据存储到缓冲区中；

4. 串口芯片向CPU发送一个完成一字节接收的中断处理信号，CPU接收到中断处理信号后从缓冲区中取出下一个数据块。

综上所述，串口通信是通过串行传输将数据从计算机传输到外部设备，或从外部设备传输到计算机的过程。数据的发送和接收过程分别是单字符发送和字符串发送，单字节接收、字符串接收和中断接收。了解串口通信的基本原理及其数据传输的过程，对开发物联网设备及控制器件具有重要的指导作用。