1、单片机的数据通讯
在单片机的应用中，经常遇到单片机和上位机、单片机和外围器件之间的数据通信需求。以下是数据通信的一些基础概念。
1.1、数据通信模式
按照数据通信方式分类，可以分为串行通信和并行通信。
- 串行通信：数据逐位顺序依次传输，优点是传输线少，布线成本低、灵活度高，缺点是传输速率低。常用于近距离人机交互。
- 并行通信：数据多位可以通过多条线同时传输，优点是传输速率高，缺点是布线成本高、抗干扰能力差。常用于短距离、高速率的通信。
1.2、数据传输方向
按照数据传输的方向 ，通信可分为全双工、半双工和单工通信。
- 全双工：数据可以同时进行双向传输。
- 半双工：数据传输可以进行双向传输，但需要分时进行。
- 单工：数据传输只能沿着一个方向。
1.3、数据同步方式
按照数据同步方式的不同，通信可分为同步通信和异步通信。
- 同步通信：要求通信双方共用同一时钟信号，保持一致的时序和周期完成信息传输。优点：可以实现高速率、大容量的数据传输，也可以实现点对多的传输。缺点：要求发送时钟和接受时钟保持严格同步，硬件复杂。
- 异步通讯：无时钟信号，通过在数据信号中添加开始位和停止位来实现同步，需要双方约定同一的传输速率。优点：无时钟信号，硬件简单。缺点：通信速率低，只适用于点对点传输。
1.4、通信速率
在数字通信系统中，通信速率指数据在信道中传输的速度，分为传信率和传码率。
- 传信率：每秒钟传输的信息量，即每秒钟传输的二进制位数，单位为bit/s，又被称为比特率。
- 传码率：每秒钟传输的码元个数，单位为Baud（波特每秒），又被称为波特率。
注：波特率传输的是码元，码元是信号被调制后的概念，每个码元都可以表示一定bit的数据信息。常用的码元编码位数为二进制或十六进制编码。
1.5、通信协议的分层结构
类比计算机网络OSI 模型，单片机通讯协议常包含：
- 物理层：定义电气特性（电压、阻抗、传输介质等）。
- 数据链路层：定义数据帧格式，校验方式，时序逻辑等。
1.6、主从模式和对等模式
根据通信中设备是否有主次之分，分为主从模式和对等模式。
- 主从模式
- 设备中存在唯一主设备（Master），控制通信时序，从设备（Slave）仅响应主设备指令。如IIC、SPI等。
- 从设备无法主动发起通信，适合简单拓扑结构。
- 对等模式
- 设备无主从之分，任意节点可主动发起通信。如CAN、Modbus RTU等。
- 适合复杂网络拓扑，如汽车电子、工业控制等领域。