串口详解

一、什么是串口

串口是计算机与外部设备之间进行数据交换的一种通信接口。串口的信号是以二进制形式传输的，一个字节为一组，先后按照一定规则进行传输。

串口具有的特点包括速度较慢、传输距离较短、数据传输可靠性较高等。

二、串口工作原理

串口的发送端以异步方式逐比特地对数据进行序列化、编码、传输以及结束比特检错等操作。串口的接收端需要对异步序列中数据进行逆序列化、解码、还原数据以及检错等操作。串口使用引脚来进行数据传输。针脚的个数一般为9个，其中有一个被称为"地"引脚或电源地。

三、串口通信格式

串口数据通信格式常见的有以下几种:

1. 数据位(Data Bits)：表示每个字符使用多少个二进制位来表示，一般有5、6、7、8位可选。
2. 停止位(Stop Bit)：一般设置成1位，表示一个字符传输的分界符。
3. 奇偶校验位(Parity Bit)：一般有奇校验、偶校验和无校验三种设置模式可供选择。
4. 波特率(Baud Rate)：表示每秒钟可以传输的比特数，常见的波特率有1200，2400，4800，9600，14400，19200，38400，57600，115200等。

四、串口在Python中的应用

Python中的pyserial库可以方便地操作串口，示例代码如下：

import serial # 导入串口模块

ser = serial.Serial('COM1', 9600, timeout=1) # 打开COM1口，波特率为9600
ser.write('hello'.encode('utf-8')) # 发送数据
data = ser.readall() # 等待数据接收完成
ser.close() # 关闭串口

五、串口与单片机的应用

在单片机和计算机通信时，一般使用串口进行数据传输。单片机向计算机发送的数据可以是传感器数据、运动控制指令等等，而计算机向单片机发送的数据可以是程序下载、调试指令等等。

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  Serial.println(analogRead(A0));
  delay(1000);
}

上述示例代码展示了如何使用Arduino向计算机发送模拟量读取值的数据。