串行通信的工作原理是什么？它具有哪些特征？

串行通信是一种计算机通信方式，它在主机与外设以及主机之间的数据传输中起着重要作用。其工作原理是将数据按位依次传输，每位数据占据固定时长。相较于并行通信，串行通信使用的通信线路较少，成本较低。串行通信适用于近距离的人机交换、实时监控等系统通信工作，借助于电话网还能实现远距离传输。在串行通信中，数据是按位进行传输的，因此它只需要少数几条通信线路就可以完成系统间的信息交换，这在一定程度上降低了通信成本。串行通信是一种低成本、高效率的计算机通信方式，适用于各种近距离和远距离的通信场景。

串行通信的特征包括以下几个方面：

异步通信：串行通信通常是异步的，即发送和接收设备之间的时钟信号不需要同步。这意味着发送设备可以在任何时刻开始发送数据，而接收设备会根据自身的时钟信号来接收和解析数据。

单工/半双工/全双工通信：串行通信可以是单工、半双工或全双工的方式。单工通信只能在一个方向上传输数据，半双工通信可以在两个方向上传输数据但不能同时进行，而全双工通信则可以在两个方向上同时传输数据。

数据传输速率：串行通信的数据传输速率相对较低，通常在几百到几十千比特每秒之间。这是因为串行通信是以位为单位进行传输的，而并行通信则是以字节或更大单位进行传输的。

错误检测和纠正：为了保证数据传输的准确性和可靠性，串行通信通常会采用一些错误检测和纠正的方法，如奇偶校验、CRC校验等。

传输距离：串行通信的传输距离相对较远，可以达到几十米甚至几公里。这是因为串行通信的发送和接收线之间只需要保持电气连接即可，不需要像并行通信那样需要保持严格的机械连接。

成本低：由于串行通信只需要一根发送线和一根接收线，因此其硬件成本相对较低。此外，串行通信的协议也比较简单，不需要复杂的控制和同步机制，这也降低了其软件成本。

接下来我们以单片机串口为例介绍串口通讯方式。

在STM32单片机中，可以使用其内置的USART(通用同步/异步收发器)模块来实现串口通信。USART模块支持多种通信模式，包括同步通信和异步通信，可以满足不同的应用需求。

在使用STM32单片机串口时，需要进行相应的配置，如设置波特率、数据位、校验位、停止位等。同时，还需要编写程序来实现数据的发送和接收。在发送数据时，可以将数据写入USART模块的发送缓冲区，然后在接收数据时，可以从USART模块的接收缓冲区读取数据。

STM32单片机串口初始化的一般步骤如下：

1. 使能USART时钟：在STM32单片机中，USART模块通常是挂载在APB1或APB2总线上的，因此需要先使能相应的总线时钟以及USART模块的时钟。

2. 配置引脚：USART模块需要占用两个引脚，一个是发送引脚(TX)，另一个是接收引脚(RX)。需要将这两个引脚配置为复用推挽输出模式或复用开漏输出模式，并设置相应的重映射功能。

3. 初始化USART参数：需要根据实际应用场景设置USART模块的参数，如波特率、数据位、校验位、停止位等。

4. 配置中断：如果需要使用中断方式进行数据接收，需要配置相应的中断优先级和中断处理函数。

5. 使能USART：在完成上述配置后，需要使能USART模块，使其开始工作。

以下是一个简单的STM32单片机串口初始化的示例代码(以USART1为例)：

// 使能USART1和GPIOA时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 将GPIOA的9和10引脚配置为复用推挽输出模式 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 配置USART1参数 USART_InitTypeDef USART_InitStructure; USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); // 使能USART1 USART_Cmd(USART1, ENABLE);

上述代码中，首先使能了USART1和GPIOA的时钟，然后将GPIOA的9和10引脚配置为复用推挽输出模式。接着，配置了USART1的参数，包括波特率、数据位、校验位、停止位等。最后，使能了USART1模块，使其开始工作。