串口通信

一、机器的语言：0 和 1#

计算机和嵌入式设备的底层电路，本质上只认识两种状态：高电平（1）和低电平（0）。它们不会说人话，也不会直接传递 “Hello” 或温度数值 25.6。所以，任何信息——文字、数字、指令——都必须先转换成二进制编码，才能在线缆上”跑”起来。

串口通讯（UART）就是最早、最基础的一种二进制传输方式。

二、一帧数据的结构#

串口发送数据时，不是直接把二进制码流怼过去，而是按固定格式打包成一帧。一帧通常包含以下几个部分：

表格

发送顺序：起始位 → 数据位（低位在前）→ 校验位 → 停止位。

plain

1
波形示意（发送字母 'A'，ASCII 0x41 = 0100 0001）：
2

3
  1   0   1   0   0   0   0   0   1   1
4
  ↑   └─数据位（LSB first）────────┘   ↑
5
停止位                               校验位(偶校验)
6
       ↑
7
    起始位(低电平0)

三、波特率：解决”什么时候读”的问题#

如果线路上一直传来 0 或 1，接收端怎么知道”这是第几帧的第几位”？

答案是：双方先约定好速度。

波特率（Baud Rate） 表示每秒钟传输的码元数。对于最简单的二进制串口，1 波特 = 1 比特/秒。常见的有 9600、115200 等。

它的真正作用不是”单位时间内识别一帧”，而是约定每比特电平的持续时间。例如 9600 波特率下，每比特约 104 微秒。

接收端检测到起始位的下降沿（从高变低）后，会等待 1.5 个位时长，然后每隔一个位时长采样一次。这样，即使收发双方的时钟略有偏差，也能在短帧内保持同步。

💡 正因为靠起始位重新对齐时钟，UART 被称为异步通讯——不需要额外的时钟线。

四、校验位：给数据加个”安检”#

现实环境中，线缆可能受到电磁干扰，某个 0 可能变成 1，或者反过来。校验位就是用来简单排查这种错误的。