嵌入式测试学习第 12天:串口基础概念:UART、波特率、数据位、校验位

串口基础概念:UART、波特率、数据位、校验位


一、串口整体基础概念

1、什么是UART串口

UART 通用异步收发传输器,是嵌入式设备最基础、最常用 的有线串行通信接口。

通俗理解:设备之间最简单的"数据线传话通道",一根发数据、一根收数据,实现单片机和电脑、模块之间互相传文字、指令、采集数据。

2、串口实物真实图片

① 主板/开发板排针串口

引脚标注(必认)

  1. TXD 发送脚:设备往外发送数据
  2. RXD 接收脚:设备接收外部发来数据
  3. GND 公共地线 :电平参考,必须共地才能通信
    接线铁律TX接RX,RX接TX,GND对接

② USB转TTL串口模块

最常用:CH340G 迷你版(蓝板)

USB 公头插电脑

另一侧排针:VCC、GND、TX、RX

核心芯片:CH340G(最常见、便宜)
带外壳工业款(FT232/CH340)

带指示灯:PWR、TXD、RXD

有3.3V/5V电平切换开关

排针清晰标:TX、RX、GND、VCC

多电压 / Type‑C 款

有 5V/3.3V/1.8V 等电压选择

Type‑C 或 USB‑A 口

排针定义同标准:TX、RX、GND、VCC

实物功能

电脑没有硬件串口,依靠此模块把USB信号转为串口TTL电平,用来打印日志、调试程序、下发指令、读取设备数据

引脚:VCC、GND、TX、RX

③ 老式DB9工业串口公头母头


工业设备、PLC、老仪器常用接口,同样遵循收发交叉接线规则


二、串口四大核心参数

1、波特率

概念

单位时间内传输二进制比特位的数量 ,代表串口通信速度

单位:bps 位/秒

常用标准固定值

4800、9600(最常用默认)、19200、38400、57600、115200

通俗理解

波特率=说话语速,两台设备必须波特率完全一致

语速不一样,互相听不懂,直接出现串口乱码

测试场景

设备默认9600,调试工具选错115200,页面全部乱码,改一致立即正常

2、数据位

概念

一次通信中,有效数据占用多少位二进制

嵌入式主流两种:

  • 8位数据位(99%设备使用)
  • 7位数据位(极少老旧设备)

作用

决定单次传输携带的有效信息长度,日常调试统一固定8位即可

3、停止位

概念

一帧数据传输结束后,用来标记数据结束 的电平位

常用规格:1位停止位(通用默认)、2位停止位

作用

告诉接收设备:这一组数据已经发完,准备接收下一组

4、校验位

作用

用来校验数据在传输中是否出错、丢失、干扰错乱 ,保证通信准确性

一共四种模式

  1. 无校验 None:嵌入式最常用,速度最快,日常调试首选
  2. 奇校验 Odd:保证数据中1的总数为奇数
  3. 偶校验 Even:保证数据中1的总数为偶数
  4. 标记校验、空格校验:工业极少使用

通俗讲解

相当于写完一段话最后加一句核对暗号,暗号对=数据正确,暗号错=传输出错丢弃数据


三、串口标准通用配置

固定通用组合(99%嵌入式设备默认)

波特率:9600

数据位:8位

停止位:1位

校验位:无校验

流控:关闭

所有调试工具、串口助手、设备程序全部统一这套参数


四、串口通信完整工作流程

  1. 设备A TX发送数据 → 接到设备B RX
  2. 双方波特率、数据位、停止位、校验位全部一致
  3. 数据以二进制形式逐位依次传输
  4. 接收端通过校验位判断数据是否正常
  5. 完成一帧传输,停止位标记结束,等待下一组数据

五、嵌入式测试高频故障原因

  1. 波特率不一致 → 百分百乱码
  2. TX RX接反 → 完全收不到任何数据
  3. 没有共GND地线 → 数据不稳定、时而接收时而丢失
  4. 校验位配置不同 → 数据直接丢弃无法解析
  5. 走线过长、干扰大 → 数据丢包、错位

六、总结

  1. UART串口:异步串行通信,嵌入式最基础调试通信接口,接线TX交叉接RX,共地通信
  2. 波特率:通信传输速度,双方必须相同,不一致直接乱码
  3. 数据位:有效数据位数,行业通用8位
  4. 停止位:标识一帧数据传输结束,默认1位
  5. 校验位:校验传输数据正误,日常使用默认无校验
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