嵌入式系統中，諸多設備都可以通過串口來控制，比如WiFi、藍牙、RFID等等，因此在嵌入式設備中使用串口就顯得特別重要。

首先，有幾個概念簡單澄清一下。

RS232、RS485和TTL指的是電氣電平標準。一般而言，TTL使用0V表示低電平，+5V表示高電平。RS232使用負邏輯電平，即+3V ~ +15V表示低電平，-3V ~ -15V表示高電平。RS485和RS232一樣都是基於串口的通訊接口，數據收發的操作是一致的，RS485采用差分信號負邏輯，+2V～+6V表示低電平，- 6V～-2V表示高電平。

以上三個協議（RS232、RS485和TTL）是電氣特性，規定的是物理層接口要求。物理層標準的建設，就好比各種公路的建設，公路有了我們就可以在上面跑各種汽車，並制定各種汽車的不同行駛規則，這就是通信協議，UART

平常說的串口、COM口指的是物理接口，它們通常有9針和4針兩種樣式標準。4針串口標準中的四個管腳分別是：VCC、TX、RX和GND，其中TX和RX分別是發送端（Transmit）和接收端（Receive）。一般而言兩個串行口互相收發信息的時候，需要讓他們的這兩個管×××互相連，即A口的TX接B口的RX，反過來A口的RX接B口的TX。

在左邊兒的D型9針接口中，一般而言實際用到的也是VCC、TX、RX和GND四個腳。

下面就來具體看看串口是怎麽回事。

串口通常指的是串行接口，這跟並行接口相對而言。比如有一個8-bits的數據從A發往B，並行和串行的區別分別如下面所示。

可以看到，串行傳輸只需要一根線纜就夠了，而並行的話需要8根線。他們各自的特點如下：

1. 串行傳輸線纜少，因此信號衰減較慢，電磁兼容性較好，傳輸距離較長；並行傳輸線纜多，因此信號衰減較快，電磁兼容性較差，傳輸距離短。

2. 串行傳輸速度乍看起來是並行傳輸的 1/N ，但實際上由於並行線纜的電磁幹擾的物理特性限制，導致並行傳輸的最高頻率（比如幾十MHz）要遠遠低於串行傳輸的最高頻率（高達幾十GHz），因此串行傳輸的速度並不比並行的慢。

3. 串行傳輸硬件接口簡單，占用空間小，成本低；並行傳輸硬件接口復雜，占用空間大，成本稍高。

4. 串行傳輸由於線纜少，因此數據的正常傳輸需要各種特定的算法，軟件設計復雜；並行傳輸每個數據位獨立，算法和軟件設計相對簡單。
   

簡單來看，串行傳輸比並行傳輸有更多優勢，實際上隨著各種設備的主頻越來越高，串行通信在現代計算機領域越來越大行其道。

那這一根線的串行通信，究竟是怎麽傳輸數據的呢？主要有下面兩種辦法。

1，同步傳輸

所謂同步傳輸，最核心的地方就是用統一的時鐘來控制發送方和接收方，然後規定一個同步起始字符，同時規定傳輸的每個字符包含的位數（一般是5-8位）就可以了。

由於同步傳輸必須要求收發雙方時鐘一致，甚至要求使用嚴格的同一時鐘源，而這在多數場合下都是無法達到的要求，因此雖然同步傳輸比異步傳輸速度高，但應用更為廣泛的還是異步傳輸。

2，異步傳輸

顧名思義，異步傳輸的本質是不要求收發雙方時鐘的同步性，這意味著他們可以各自有各自的時鐘（時鐘不需要同步，但頻率還得是一樣的，不然根本就雞同鴨講，即波特率必須得一致），這極大降低了工程實施的復雜性。因此著重要關註的是異步傳輸。

既然是異步傳輸，即發送方隨時可以發送數據過來，事先是沒有跟接收方有過任何協同商量的，那接收方很自然地就會有個疑問：你的數據究竟什麽時候過來？一般的做法是這樣：規定一個空閑的電位狀態（比如高電平），然後規定一個起始位（比如一個低電平時鐘間隔），然後接著就是正常的數據位（當然也可以規定長度，比如8-bits），然後是可選的校驗位（用來校驗數據傳輸過程中是否受到電磁環境的影響發生數位翻轉），然後是停止位（比如一個高電平時鐘間隔）。

說那麽多，來幾張直觀的圖說明問題吧。下面援引知乎的幾幅圖，配以實例加以說明。

原圖網址：www.zhihu.com/question/29033993

串口傳輸的典型例子就是鍵盤按鍵，當我們按下 'k' 時，實際上就是傳輸了該字符的ASCII碼值 01101011到了主機。

但在大部分時候，鍵盤可能根本沒有產生任何數據，那我們就要有一個能表達空閑狀態的電平，比如這樣。

沒數據（空閑）時，一直維持在高電平。那好，當我們按下字母 'k' 的時候，我們就立刻發去一個起始位，並緊跟著我們的數據 'k' ，就像這樣

主機接受了若幹個數據位（跟鍵盤預先商量好）之後就知道，鍵盤發送了一個 'k' 過來了。然後是可選的校驗位和停止位，然後將線纜電平恢復到空閑狀態

這樣一來，設備之間就是異步通信的，只要設置好一致的波特率即可，依靠起始位、數據位、校驗位、停止位來協調。以上這樣的異步串行通信方式，就是所謂的UART。相信聰明的你都get到了吧 ^_^

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串口編程入門