MCU如何使用串行通信与外部外围设备进行通信

在本节中，我们将了解MCU如何使用串行通信与外部外围设备进行通信。MCU充当嵌入式设备的“大脑”，而外围设备则充当“手和脚”。这意味着MCU必须与这些单元中的每一个进行通信。例如，考虑我们如何连接传感器。MCU的内置GPIO（通用输入/输出）端口，在本系列的第一部分中解释过，可用于将8条信号线与传感器连接，使传感器能够一次发送8位数据——最多使用8个GPIO数据引脚。这种类型的传输称为并行传输，因为一个完整字节的数据一次沿并行线路传输。（参见图1，左）但使用8条线连接到单个传感器通常是一种资源浪费。

有没有办法用更少的行来完成同样的事情？

当然有。我们可以通过一条数据线一次发送一个位。因为这些位现在是串行发送的，所以我们称之为串行通信。（参见图1，右侧）但是请注意，MCU使用并行通信进行其内部处理和通信。这意味着MCU还必须处理必要的转换：从传感器接收到的数据的“串行到并行”转换，以及发送到传感器的数据的“并行到串行”转换。

总结一下：假设我们希望发送单个文本字符，这需要我们发送一个八位字符类型的值。如果使用并行传输，则每一位需要一根数据线。对于串行并行，我们通过同一条线路一个接一个地发送8个数据位。

显然，串行通信需要更少的引脚和电线。在当今世界，大多数MCU到外设的连接都是串行的。串行模式不仅用于与开关和来自ON/OFF传感器的通信，还用于GPIO输出软件生成的电机驱动信号、LED闪烁信号等。

内置UART实现轻松串行通信

根据不同的电气特性和不同协议的要求，串行通信可以通过多种方式实现。最简单的实现，只需要一根电线——被称为“启动-停止同步通信”。在与无线LAN模块和驱动器监视器通信时，通常使用此模式。

在起停同步通信中，数据以字符单位1发送。出于控制目的，在每组的开头放置一个起始位，在结尾放置一个停止位。（参见图2）这消除了通过使用单独的时钟信号线来控制传输时序的需要，正如其他常见串行模式所要求的那样，例如I2C（“I平方C”）和SPI（串行并行接口）。为了帮助确保传输准确性，启动/停止数据集还可以包括奇偶校验位。启动-停止同步通信由称为“UART”（通用异步接收器/发送器）的组件处理。