你這個小板子和電腦通訊，做個上位機，最常用的接口是什么？我想大家閉眼說-串口！

串口是什么？

串行接口（Serial port），也稱串行接口或串行端口，串行通信接口，COM接口，簡稱串口。

就字面意思，一根線就可以傳輸，也就是說，其實傳輸?shù)氖菐瑪?shù)據(jù)，那不免得就要說一幀里面有什么？

我在之前的文章里面說，一個協(xié)議最重要的就是抓住01到底是怎么傳輸?shù)模约拔覀內(nèi)绾卧O計一些東西，可以找到這個幀數(shù)據(jù)的頭和尾如何把數(shù)據(jù)載荷取出來。

你看這個就是頭+尾+8bit數(shù)據(jù)，不就是一個字節(jié)，這就是包裝出來的一幀數(shù)據(jù)。

更加詳細的是這樣

當兩個設備需要通過UART協(xié)議進行通訊時，它們需要同時約定好以下內(nèi)容：

每一位信號的時間長度T（波特率 = 1/T）

幀結(jié)構(gòu)中每一項的具體位數(shù)

是否有校驗位，以及校驗位的機制（奇/偶/..）

有了這些約定，接收設備只需要等待起始位的到來，再對之后的波形進行固定間隔的采樣即可獲得傳輸?shù)木唧w信息。以字符‘D‘的波形為例:

取樣的波形

波特率是UART協(xié)議，或者說所有異步串行協(xié)議，非常重要的一個概念，即單位時間內(nèi)（1秒）可表示的bit位個數(shù)，或者也可以表述為bit位寬的倒數(shù)。例如一個波特率為115200的UART波形表示1秒可容納115200個bit位，也就是說每一位bit數(shù)據(jù)占大約8.68uS的時長。

UART等異步串行協(xié)議，為了簡化信號物理連接，降低通訊成本，一般只有一根信號線，無法同時傳輸數(shù)據(jù)和時鐘信號。

收/發(fā)設備為了正確解析波形就需要在相同的波特率設置下。而相同的波形使用不同的波特率獲取的信息可能會完全不同。對于接收設備來講，只有起始位可以作為一幀數(shù)據(jù)的同步點，其它數(shù)據(jù)都是通過波特率來確定具體的取樣位置。

波特率錯誤

空閑時持續(xù)的高電平

UART接收端會一直檢測信號線上的電平變化，開始傳輸數(shù)據(jù)時，發(fā)送端將信號線從高電平拉到低電平結(jié)束空閑狀態(tài)，并保持一個bit位的時長。

接收器檢測到高低電平轉(zhuǎn)換時，開始接收信號。

而我們現(xiàn)代的協(xié)議其實是分層的

我們關(guān)心的是具體數(shù)據(jù)的意思，但是物理層走的確實高高低低的電平。物理層就是數(shù)據(jù)手冊里面的東西，這個電平范圍什么的，IO的速度什么的，因為一翻轉(zhuǎn)就是一個01出來了。然后這么多的01，交給協(xié)議層，就是01如何分配，把里面的頭尾校驗這些都分離出來。然后把我們感興趣的數(shù)據(jù)再傳一層，擁有著實際意義的應用層。

為什么我這一次說了這個協(xié)議分層？因為串口的物理層有點多。

針對不同的通訊需求，便可以使用不同的物理層實現(xiàn)。例如簡單的板內(nèi)通訊，或者常見的設備調(diào)試場景，使用簡單的LVTTL/TTL電平即可在兩個設備間進行UART協(xié)議通訊。

夢源的圖

通用的串口則使用的是RS232電平，可以增加傳輸距離，并且抵抗一定程度的信號干擾。 付出的成本則是在物理層需要對應的電平轉(zhuǎn)換芯片來實現(xiàn)，發(fā)送端需要將內(nèi)部的高低電平信號轉(zhuǎn)換成電壓更高的+/-電壓信號，接收端需要將+/-電壓信號轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的高低電平信號。

這里使用這個芯片，就好像是一個外置的RF芯片，01還是哪個01，但是物理層做了一些更改。

電壓大了，這個傳輸?shù)臅r候，其實能量也強了

在工業(yè)通訊的場景下，為了進一步提高傳輸距離，以及增強信號的可靠性，一般會采用RS485的電平標準。 在發(fā)送端將普通的高低電平信號轉(zhuǎn)換成一對差分信號，在接收端將差分信號再轉(zhuǎn)換成普通的高低電平信號。另外，RS485允許總線上連接多達128收發(fā)器，而TTL或者RS232則是點對點的連接。

也就是說，工業(yè)設備要追求抗干擾和穩(wěn)定，一個節(jié)點數(shù)據(jù)量不大，但是又需要通訊，那這個RS485就大顯身手了。

可以看到，就是AB兩個線就可以傳輸了

甩來甩去

我們使用的最多的是TTL電平

還是夢源的圖

我們看這些MCU的特性里面一定會有，這個支持的模式

同步通訊是有時鐘的，大家在一個線上面采集。

也就是要三個線

高級功能

還可以設置時鐘

串口同步通信：在約定的通信速率下，發(fā)送端和接收端的時鐘信號頻率和相位始終保持同步，以保證通信雙方在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時具有完全一樣的定時關(guān)系。

串口異步通信：也稱為起止式異步通信，是以字符為單位進行傳輸?shù)模址g沒有固定的時間間隔要求，每個字符中的各位則以固定的時間傳送。

后者也叫字符同步，大家一般都是選這個的多。 上面就是咱們的基礎知識了，來看看具體在MCU，SOC里面的樣子

我這里選了英偉達 Jetson Nano：

可以看到，直接給了3個串口

不愧是說SOC，性能就是好，時鐘200M，還有FIFO

三組

可以看到，再牛逼也得用串口調(diào)試

那其實我們的電腦只有USB和Type-C接口了，根本沒有串口！！！那咋辦？

所以就需要一個USB轉(zhuǎn)串口的芯片！

CP2102，明星產(chǎn)品，也是貴族了

中規(guī)中矩的異步串口功能

這里

虛擬串口，全平臺適配

框圖也簡單，如果異步通訊的話，就TX和RX就行了

這也簡單，電源就是濾波，然后USB就是保護，RST是上拉

還有一個2104

1. CP2104更便宜。

2. CP2104體積更小，占地面積不同。CP2104是QFN24（4x4mm）; CP2102是QFN28（5x5mm）。

會小一點

3. CP2104具有 I/O 電源引腳，可通過外部電阻承受VDD至5V的電壓。

4. CP2104支持RS-485; CP2102沒有。

5. CP2104具有GPIO引腳; CP2102沒有。

6. CP2104具有一次性可編程存儲器（OTP）; 只能自定義一次CP2104。CP2102具有可重新編程的閃存; 可以多次自定義CP2102。

一模一樣，無所謂

還有咱們的WCH

就是它的封裝不好看，有點大

微小型的 10 腳貼片-MSOP-10，這個好

這個是什么畫的？PADS？

就和我不出油的筆有一拼。

還有下載電路，數(shù)據(jù)手冊里面介紹了不少應用例子，不錯

反正就是這三個吧！

MCU還是要說一下：

CW32還有個好玩的，就是TX和RX互換功能，再也不怕連錯了

在CR2這個寄存器這里改

這個也值得一看，別的MCU也可以用的上

除了MCU有串口，需要一個USB橋以外，還有自己帶MCU USB IP的。

哈哈哈哈，沒想到吧？每次買東西湊單的貨，有這種好玩的東西。也就是說可以不使用額外的芯片，就直接一個USB線就可以通訊了。

直接這樣就ok

推薦這本書

STM32F103 自帶的 USB 符合 USB2.0 規(guī)范，不過 STM32F103 的 USB 都只能用來做設備，而不能用作主機。 標準 USB 共四根線組成,除 VCC/GND 外,另外為 D+,D-; 這兩根數(shù)據(jù)線采用的是差分電壓的方式進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹?在 USB 主機上，D-和 D+都是接了 15K 的電阻到低的，所以在沒有設備接入的時候，D+、D-均是低電平。而在 USB 設備中，如果是高速設備，則會在 D+上接一個 1.5K 的電阻到 VCC，而如果是低速設備，則會在 D-上接一個 1.5K 的電阻到 VCC。這樣當設備接入主機的時候，主機就可以判斷是否有設備接入，并能判斷設備是高速設備還是低速設備。 STM32F103 的 MCU 自帶 USB 從控制器，符合 USB 規(guī)范的通信連接；PC 主機和微控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過共享一專用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來完成的，該數(shù)據(jù)緩沖區(qū)能被 USB 外設直接訪問。 這塊專用數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的大小由所使用的端點數(shù)目和每個端點最大的數(shù)據(jù)分組大小所決定，每個端點最大可使用 512 字節(jié)緩沖區(qū)（專用的 512 字節(jié)，和 CAN 共用），最多可用于 16 個單向或 8 個雙向端點。USB 模塊同 PC 主機通信，根據(jù) USB 規(guī)范實現(xiàn)令牌分組的檢測，數(shù)據(jù)發(fā)送/接收的處理，和握手分組的處理。整個傳輸?shù)母袷接捎布瓿桑渲邪?CRC 的生成和校驗。

這個是設置頁面

Speed：Full Speed 12MBit/s（固定為全速）

Low Power：默認 Disabled（在任何不需要使用usb模塊的時候，通過寫控制寄存器總可以使USB模塊置于低功耗模式（low power mode ，suspend模式）。在這種模式下，不產(chǎn)生任何靜態(tài)電流消耗，同時USB時鐘也會減慢或停止。通過對USB線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測，可以在低功耗模式下喚醒USB模塊。也可以將一特定的中斷輸入源直接連接到喚醒引腳上，以使系統(tǒng)能立即恢復正常的時鐘系統(tǒng)，并支持直接啟動或停止時鐘系統(tǒng)。）

USB 的 DP 引腳必須上拉 1.5K 歐的電阻，電腦才能檢測到 USB，否則檢測不到。

如果USB端口出現(xiàn)感嘆號設備無法啟動的問題，可適當將堆改大，如0x400。

就是這么多了。

IIC支持熱拔插嗎?(附有詳細CW32 IIC協(xié)議解讀）

SPI協(xié)議，這篇就夠了！

夢源邏輯分析儀分析IIC，SPI協(xié)議

這樣看就低速協(xié)議全面了。

https://blog.csdn.net/qq_36347513/article/details/127404464https://blog.csdn.net/qq_36347513/article/details/127404464https://dreamsourcelab.cn/logic-analyzer/uart/https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%B2%E8%A1%8C%E7%AB%AF%E5%8F%A3https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/CP2102-9.pdf