⑴ 單片機串列通訊與並行通訊區別
單片機串列通訊與並行通訊區別
一條信息的各位數據被逐位按順序傳送的通訊方式稱為串列通訊。串列通訊的特點是：數據位傳送，傳按位順序進行，最少只需一根傳輸線即可完成，成本低但送速度慢。串列通訊的距離可以從幾米到幾千米。 根據信息的傳送方向，串列通訊可以進一步分為單工、半雙工和全雙工三種。信息只能單向傳送為單工;信息能雙向傳送但不能同時雙向傳送稱為半雙工;信息能夠同時雙向傳送則稱為全雙工。 串列通訊又分為非同步通訊和同步通訊兩種方式。在單片機中，主要使用非同步通訊方式。
串列通訊中，兩個設備之間通過一對信號線進行通訊，其中一根為信號線，另外一根為信號地線，信號電流通過信號線到達目標設備，再經過信號地線返回，構成一個信號迴路。
初級讀者會產生疑問：為何不讓信號電流從電源地線返回?答案：公共地線上存在各種雜亂的電流，可以輕而易舉地把信號淹沒。因此所有的信號線都使用信號地線而不是電源地線，以避免干擾。
這一對信號線每次只傳送1bit(比特)的信號，比如1Byte(位元組)的信號需要8次才能發完。傳輸的信號可以是數據、指令或者控制信號，這取決於採用的是何種通訊協議以及傳輸狀態。串列信號本身也可以帶有時鍾信息，並且可以通過演算法校正時鍾。因此不需要額外的時鍾信號進行控制。
並行通訊中，基本原理與串列通訊沒有區別。只不過使用了成倍的信號線路，從而一次可以傳送更多bit的信號。
並行通訊通常可以一次傳送8bit、16bit、32bit甚至更高的位數，相應地就需要8根、16根、32根信號線，同時需要加入更多的信號地線。比如傳統的PATA線路有40根線，其中有16根信號線和7根信號地線，其他為各種控制線，一次可以傳送2Byte的數據。並行通訊中，數據信號中無法攜帶時鍾信息，為了保證各對信號線上的信號時序一致，並行設備需要嚴格同步時鍾信號，或者採用額外的時鍾信號線。
通過串列通訊與並行通訊的對比，可以看出：串列通訊很簡單，但是相對速度低;並行通訊比較復雜，但是相對速度高。更重要的是，串列線路僅使用一對信號線，線路成本低並且抗干擾能力強，因此可以用在長距離通訊上;而並行線路使用多對信號線(還不包括額外的控制線路)，線路成本高並且抗干擾能力差，因此對通訊距離有非常嚴格的限制。
⑵ 單片機串列通信程序調試原因
串口UART作為嵌入式應用和通訊領域中最常用的介面之一，介面協議雖然簡單，但在實際應用中不同設備之間的通訊也會存在各種小問題，下面對使用中各種常見的問題做下總結和梳理，可作為調試參考。串口可分為非同步串口（UART）和同步串口（USART），後者多出時鍾信號線用作通訊時信號同步。本偏僅介紹非同步串口。
一、串口通信常見問題
串口通信亂碼
串口通訊亂碼通常是指接收方接收到的數據不符合預期，出現此情況時需要考慮的因素通常包含以下幾個方面：
雙方設定的串口參數是否匹配，需檢查設置的：串口波特率、串口數據格式等參數。
串口通訊電壓不匹配，不同的串口設備接收可正常進行解碼的高低電平門限不同，如同樣是3.3V串口通訊，A設備低電平門限1.5V，B設備低電平門限1V。當實際串口電壓低電平只有1.5V時，B設備無法正常接收數據。又如：A設備為5V串口，B設備為3.3V串口，同樣有電壓不匹配的問題。
串口通訊實際工作波特率誤差較大，即：串口工作實際波特率和理論值偏差較大，因一些MCU和串口設備所用時鍾為了兼顧其他資源和應用需要，實際工作的串口速率和設定會有偏差。比如：標稱為9600bps時，實際工作在了10000bps（誤差超過4%），此時可能已經超出接收方的設計標准。
串口通訊信號質量差，如通訊時信號上升下降抖動嚴重，信號有過沖或者變化比較遲緩，此時檢查硬體上共地是否良好，以及線路上有無串接/並聯其他器件導致。
數據格式顯示問題，通常使用十六進制或ASCII碼格式居多，使用時需要區分。
串口無法發送
串口無法發送通常是指與此串口的TXD連接的對端設備RXD通道接收不到任何數據，總結如下：
使用儀器對TXD通道進行實際測量，觀察硬體波形，確定信號是否有輸出以及是否正常。（串口電壓、串口信號上升下降時間）
短接設備的TXD和RXD通道回環測試，看自收發是否可以成功。排除是自身設備異常還是對端異常。
確定應用軟體是否打開串口硬體流控，如當啟用RTS/CTS硬體流控後但實際該引腳並沒有連接或連接但不生效時，按照協議規定，CTS輸入無效則發送方暫停發送數據。
MCU軟體編碼問題或計算機端軟體工作異常。
串口無法接收
當串口接收不到任何數據的原因通常如下：
對端串口實際未能成功發送數據。
串口發送有效電壓不滿足晶元接收解碼要求。
MCU軟體編碼問題或計算機端軟體工作異常。
二、常用的排查小技巧
對於以上的常見串口調試問題，有以下幾個方法和技巧可供參考使用。
使用硬體儀器
善於使用示波器等硬體採集或分析工具查找問題，用此方法可以確定線路上信號的串口電壓、串口數據格式、串口通信波特率等參數。
串口Loopback檢測
當手頭沒有硬體儀器時，將設備自身的TXD和RXD短接起來進行自收發測試也是一個不錯的選擇，此方式可以簡單確認硬體通路和整個邏輯是否是打通的。但缺點是定位問題不夠精準。
更換串口調試軟體
計算機端串口軟體種類較多，不排除一些設備或驅動軟體沒法成功適配所有的串口調試軟體，此時可嘗試多使用幾款不同的軟體對比測試。
三、串口通信基礎
當兩個設備使用UART進行通信時，它們至少通過三根導線連接：TXD串口發送、RXD串口接收、GND。串口設備通過改變TXD信號線上的電壓來發送數據，接收端通過檢測RXD線上的電壓來讀取數據。
什麼是串口通信
計算機一次傳輸信息（數據）一位或多個比特位。串列是指傳輸數據一次只傳輸一位。當進行串口通信時發送或者接收的每個字（即位元組或字元）一次發送一位。每一位都是邏輯『1』或者『0』。也用Mark表示邏輯1，Space表示邏輯0。
串口數據速率使用 bits-per-second ("bps") 或者 baud rate ("baud")。這表示一秒內可以傳輸多少邏輯1和0。當波特率超過 1000，你會經常看到用Kbps表示的速率。對於超過 1000000 的速率一般用Mbps 來表示。
⑶ 單片機多機通信
單片機之間的多機通信方式1是通過雙機串列連接，當SM0、SM1配置為01時，串口進入方式1，利用TXD和RXD腳進行數據傳輸。這種方式支持10位幀，包括1位起始位、8位數據位和1位停止位，數據按最低位先發送或接收。
波特率可通過公式確定，其中SMOD位影響頻率。發送時，先寫入數據到SBUF，然後串口以方式1發送，數據通過TXD輸出，每發送完一幀，中斷標志TI置位。接收時，串口接收RXD的數據，起始位的負跳變觸發接收，使用RX時鍾和采樣脈沖檢測數據，確保數據的可靠性。
為確保同步，所有通信雙方的波特率必須一致。在T1定時器方式2下，通過調整初值X，可以精確控制波特率，考慮到誤差，通常選擇時鍾頻率為11.0592MHz。例如，當使用11.0592MHz時鍾，選擇2400bit/s波特率，初值X為244，即F4H。
多機通信時，通過設置SM2位的不同來實現主機選擇特定從機通信。主機先發送地址信息，設置TB8位，從機根據接收到的地址和自身的地址匹配決定是否接收數據，TB8為0表示數據幀，僅SM2為0的從機能接收。
在實際應用中，如圖所示的主從結構中，通過串口連接多個單片機進行通信。設計串列通信介面時，需考慮速率、距離、介面標准、通信線選擇等因素，以確保通信的穩定性和有效性。
⑷ 單片機雙機串列通信能否只用一根導線直接連接單片機1的txd和單片機2的rxd
當然不可以啦，至少還要有一根的地線，因為沒有地線，兩個單片機的電壓就沒有一個標准點。這就好比如兩個人要比高卻不知道站立的地點一樣不一樣，比不出身高。同樣，沒有了地線的連接，兩個單片機也沒有了電壓的高低比較的參照物，從而使得它們無法知道對方傳來的是0電平還是1電平。在一些特殊的情況下你可能發現它們有機會通信成功，比如你用干電池。但是這也是在沒有干擾的情況下可能出現的情況。但是如果你用市電經變壓器，或是開關電源供電，它們的電壓起點不一樣時，兩個單片機之間的電壓差可能會很大。這樣會馬上將單片機燒壞。
另外，只有這兩根電線只能做單方面的串列通信：單片機1發信號給單片機2，單片機2收到信號按指令進行後續工作。但是單片機2並不能傳送數據給單片機1。
不過，如果你只需要單片機2簡單地反饋一個信號給單片機1的話，用軟體做也可設計成雙機通信的，舉個例子：當單片機2接收到一個數據後，就馬上將rxd引腳電平接低，這樣單片機1讀出txd引腳為低電平表示對方已收到信號。