串口

串口实质

串口即串行通信接口，本质是以位（bit）为单位，将数据沿单一传输线路逐位依次发送 / 接收的硬件通信接口。

串口的同步与异步通信

异步通信：无专用时钟线，收发双方提前约定波特率、数据帧格式实现同步，以 UART 为核心代表；数据按独立帧传输，帧含起始位、数据位、校验位、停止位，帧间可空闲，硬件简单、容错性稍高，但有冗余开销，传输效率较低，适配低速率短距离场景。

同步通信：由统一时钟源（专用时钟线或内嵌时钟信号）实现严格同步，以 SPI、IIC 为核心代表；数据以连续帧块传输，含同步字符无冗余起始 / 停止位，传输效率极高、速率上限高，但硬件复杂度高，对时钟偏差和布线抗干扰性要求严苛，适配高速率大数据量场景。

常见串口分类

1.UART：通用异步收发传输器，是异步串口的底层硬件标准，仅定义数据帧格式和异步通信逻辑，无专属电气特性和物理接口，需搭配电平标准(TTL、RS-232、RS-422等)使用，核心为 TX（发送）、RX（接收）引脚，是所有异步串口的基础。

2.TTL ：基于 UART 的电平标准，为单片机 / 嵌入式设备原生串口，电平为 3.3V/5V（高电平表示 1，低电平表示 0），可直接对接同电平 UART 设备，无需电平转换，是嵌入式开发调试的常用串口。

3.RS232：在 UART 基础上定义电气特性和物理接口的异步串口标准，采用正负电平（+3~+15V 表示 0，-3~-15V 表示 1），解决 TTL 电平传输距离短的问题，经典物理接口为 DB9，需通过 MAX232 等芯片做 TTL-RS232 电平转换，才能与单片机对接，常见于老式电脑 COM 口、传统外设。

串口、COM口是指的物理接口形式(硬件)。而TTL、RS-232、RS-485是指的电平标准(电信号)。

嵌入式里面说的串口，一般是指UART口。4个pin（Vcc,GND,RX,TX），用TTL电平。

PC中的COM口即串行通讯端口，简称串口。9个Pin，用RS232电平。

4.SPI：串行外设接口，同步串口协议，采用四线制（SCLK 时钟、MOSI 主发从收、MISO 主收从发、CS 片选），单主多从架构，全双工通信，速率快，抗干扰性好，适用于主控与高速外设（闪存、显示屏、传感器）的短距离对接。

5.IIC：集成电路总线，同步串口协议，采用二线制（SCL 时钟、SDA 数据线），多主多从架构，半双工通信，布线极简，可实现多设备总线组网，适用于低速外设（温湿度传感器、EEPROM）的近距离对接。

波特率和比特率

异步串口通信的核心前提之一是波特率一致。

比特率：指单位时间内实际传输的有效二进制位数，单位为 bps（位 / 秒），反映串口实际数据传输能力。

波特率：指单位时间内传输的信号码元数，单位为 Baud（波特）；在串口通信中，码元通常与二进制位一一对应（1 个码元表示 1 位），因此波特率数值上等于比特率（如 9600 波特率对应 9600bps 比特率），是串口通信中约定速率的核心指标，常见值有 9600、19200、115200 等，速率越高传输越快，对应传输距离越短。

数据传输方向：全双工与半双工

全双工：支持同一时间双向同时收发数据，收发通道相互独立，无需分时占用传输线路；适配类别：UART、TTL 、RS232、SPI（TX/RX 通道独立，时钟同步实现同时收发）。

半双工：同一时间仅能单向传输数据，收发共用一条传输线路，需分时发送 / 接收；适配类别：IIC（SDA 数据线收发共用）、工业常用的 RS485（异步串口，总线型组网，收发共用差分线路）。