多字节串口收发IP设计(二)串口通信扫盲

串口是学习单片机、FPGA等平台，遇到的第一个需要掌握并且常用的低速通信接口。

串口通信协议看上去虽然简单，但是实现一个稳定、可靠的通信接口却不简单。

俗话说，擒贼先擒王，磨刀不误砍柴工。

学习串口，首先要理解串口是什么，有什么，怎么用。

串口是一种异步、全双工、串行通信接口。

异步：传输过程中，没有时钟信号，需要双方约定相同的帧配置和波特率，即可进行数据传输。

全双工：RX仅进行数据接收，TX仅进行数据发送，由于使用两根信号线，收发可以同时进行。

串行：数据传输在一根信号线上进行，只能按bit传输，一位一位的传输。

常用的RS232、RS485、RS422等接口，其核心控制逻辑也是串口。

连接方式

串口设备的硬件连接方式非常简单，仅需要连接两根线即可。

需要注意的的设备1的TX要连接设备2的RX，设备1的RX要连接设备2的TX。

如果TX连接TX，RX连接RX，会导致通信失败。

在连接设备之前一定要仔细检查，以免浪费大量时间用于调试、排故。

通信格式

数据包格式如下图所示：停止位+数据位+校验位+停止位。

起始位：1位，逻辑0有效，表示传输数据的开始。

数据位：5~8位，一般为8位，表示为逻辑0或逻辑1。

校验位：0~1位，校验位可选（无校验，奇校验，偶校验）。

停止位：1~2位，逻辑1有效，表述传输数据的结束。

空闲位：逻辑1有效，表示无数据传输。

传输速率

传输速率一般称为波特率，是指1秒内传输数据的bit数。

一般常用9600bps、19200bps、115200bps等，波特率越高，误码率越高。

时钟数计算方法：模块工作时钟50MHz，波特率115200bps，那么传输1bit所用的时钟数为：50_000_000/115200=434。

串并转换

虽然串口数据在传输时是按照串行方式，但在数据处理时需要将串行数据转换为并行数据。

根据串口的通信格式可知，串行数据发送时是低字节先发送。

奇偶校验

在串口数据传输时，基于环境的不确定性，导致串行数据会出现错误，为了检验数据是否产生了错误，需要增加校验方式来检验数据的正确性。

一般常用的校验方式包括：奇偶校验、累加和校验、CRC循环冗余码校验等，串口一般采用奇偶校验的方式。

奇校验ODD

奇校验ODD：数据位+校验位中的逻辑1为奇数。

如果数据位中的1的个数为奇数，则校验位为0，这样总的逻辑1为奇数。

如果数据位中的1的个数为偶数，则校验位为1，这样总的逻辑1为奇数。

数据位								校验位
1	0	1	0	1	0	0	0	0
1	0	1	0	1	0	1	0	1

偶校验EVEN

偶校验EVEN：数据位+校验位中的逻辑1为偶数。

如果数据位中的1的个数为奇数，则校验位为1，这样总的逻辑1为偶数。

如果数据位中的1的个数为偶数，则校验位为0，这样总的逻辑1为偶数。

数据位								校验位
1	0	1	0	1	0	0	0	1
1	0	1	0	1	0	1	0	0