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单片机串行通信：提高可靠性和效率的全面指南

1单片机串行通信基础

1.1串行通信原理

串行通信是一种数据传输方式，其中数据位被逐个按顺序传输，通常通过

一条数据线完成。这种通信方式在单片机与外部设备之间非常常见，因为它可

以减少所需的硬件资源，如引脚数量，从而降低系统成本。串行通信可以是同

步的，也可以是异步的，主要区别在于数据传输的时钟控制。

1.1.1异步串行通信

异步串行通信中，每个数据包包含起始位、数据位、奇偶校验位（可选）

和停止位。起始位是一个低电平信号，用于通知接收方开始接收数据；数据位

是实际传输的信息；奇偶校验位用于错误检测；停止位是一个高电平信号，表

示数据包的结束。

1.1.2同步串行通信

同步串行通信中，数据传输由一个共同的时钟信号控制。发送方和接收方

都遵循这个时钟信号，以确保数据的正确接收。常见的同步串行通信协议有SPI

（SerialPeripheralInterface）和I2C（Inter-IntegratedCircuit）。

1.2UART与USART的区别

UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）和USART（Universal

Synchronous/AsynchronousReceiver/Transmitter）都是串行通信接口，但它们之

间存在一些关键区别：

UART：仅支持异步通信，没有时钟线，数据传输速率由发送方和

接收方预先设定的波特率决定。

USART：同时支持异步和同步通信，可以使用时钟线进行同步通

信，提供更灵活的通信方式。

1.2.1UART示例代码

下面是一个使用Arduino单片机进行UART通信的示例代码：

//ArduinoUART通信示例

#includeSoftwareSerial.h

SoftwareSerialmySerial(10,11);//RX,TX

1

voidsetup(){

Serial.begin(9600);//主串口初始化

mySerial.begin(9600);//软件串口初始化

}

voidloop(){

if(Serial.available()){

charinChar=Serial.read();

mySerial.write(inChar);

}

if(mySerial.available()){

charinChar=mySerial.read();

Serial.write(inChar);

}

}

这段代码展示了如何使用Arduino的软件串口库SoftwareSerial在两个串口

之间进行数据转发。Serial.begin(9600)和mySerial.begin(9600)分别初始化了主串

口和软件串口，设置波特率为9600。在loop函数中，程序检查是否有数据可读，

如果有，则读取并转发到另一个串口。

1.3单片机串行通信硬件配置

单片机的串行通信硬件配置通常涉及设置波特率、数据位数、停止位数、

奇偶校验位等参数。这些参数必须在发送方和接收方之间一致，以确保数据的

正确传输。

1.3.1硬件配置示例

以STM32F103单片机为例，配置USART1的波特率为9600，8位数据位，1

位停止位，无奇偶校验：

//STM32F103USART1配置示例

#includestm32f1xx_hal.h

voidSystemClock_Config(void);

voidError_Handler(void);

intmain(void)

{

HAL_Init();

SystemClock_Config();

__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

2

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};

GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_9;

GPIO_InitStruct.Mo