1 UART 通用异步收发器
全称：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
核心：异步、串行、全双工 通信协议
专用引脚：
- RXD：数据接收信号线（Receive Data）
- TXD：数据发送信号线（Transmit Data）
接线规则：交叉连接
- 设备 A TXD → 设备 B RXD
- 设备 A RXD → 设备 B TXD
2 串行通信 vs 并行通信
2.1 串行通信
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定义：通过1 根数据线 ，逐个 bit依次发送数据
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UART 发送规则：
严格遵循 LSB 优先（低位先行）
- 先发送最低位（bit0），最后发送最高位（bit7/bit8）
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特点：
- 传输速度：较慢
- 硬件成本：低、实现简单
- 传输距离：远（配合差分电路如 RS485 时）
- 抗干扰性：好（RS485 差分信号）
2.2 并行通信
- 定义：通过多根数据线 ，多个 bit 同时传输
- 特点：
- 传输速度：快
- 硬件成本：高、布线复杂
- 传输距离：极近（通常 < 30m）
- 抗干扰性：差（易串扰、时序偏移）
3 电平标准
3.1TTL 电平
- 标准：正逻辑
- 5V TTL：高电平 3.3~5V，低电平 0V
- 3.3V TTL：高电平 2~3.3V，低电平 0V
- 特点：传输距离极近（<1 米），只适合板内通信
- 常用芯片：CH340（USB ↔ TTL 电平转换，用于电脑和单片机串口通信）
3.2 RS232 电平
- 标准：负逻辑（与 TTL 完全相反）
- 电平范围：
- 高电平（逻辑 1）：-3V ~ -15V
- 低电平（逻辑 0）：+3V ~ +15V
- 特点：传输距离中等（约 15 米），抗干扰一般，不可直接与 TTL 连接，必须电平转换
3.3 RS485 电平
- 标准：差分信号（A、B 两根线）
- 判定规则：
- 逻辑 1（高）：A - B > +200mV（常用 2~6V）
- 逻辑 0（低）：A - B < -200mV（常用 -2~-6V）
- 特点：
- 传输距离最远（可达 1200 米）
- 抗干扰性最强
- 多机通信（一主多从）
- 半双工通信（2 线）/ 全双工（4 线）
4 通信方向模式
4.1 单工
- 方向：固定单向
- 角色：数据接收方和数据发送方是固定的
- 线路：1 根信号线
- 例子：广播、红外发射
4.2 半双工
- 方向：双向，但同一时刻只能单向（信双方既可以作为数据发送方也可以作为数据接收方）
- 线路：1 根数据线（或差分 2 线）
- 例子：I2C、RS485（2 线）、对讲机
- 注意：UART 不是半双工
4.3 全双工
- 方向：任意时刻双向同时传输
- 线路：2 根独立数据线（TX/RX）
- 例子：UART、SPI、USB、网络口