串口定义

串行接口简称串口，也称串行通信接口或串行通讯接口（通常指COM接口），是采用串行通信方式的扩展接口。

串口分类

按接口划分为一下三种：

(1)    RS-232：

RS-232：标准串口，最常用的一种串行通讯接口。有三种类型(A,B和C)，它们分别采用不同的电压来表示on和off。最被广泛使用的是RS-232C，它将mark(on)比特的电压定义为-3V到-12V之间，而将space(off)的电压定义到+3V到+12V之间。传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。

(2)    RS-422：

RS-422：最大传输距离为1219米，最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。

(3)    RS-485：

RS-485：从RS-422基础上发展而来的，最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。

串行通讯

串行通讯是指数据一位一位地顺序传送，一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。

串行通讯的特点是：数据位的传送，按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成；成本低但传送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米；

根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种：

(1)    单双工

单双工(Single duplex)是指计算机不论何时只能接受或发送数据，信息始终是一个方向的通信。听广播和看电视就是单双工通信的典型例子。

(2)    半双工

半双工(Half duplex)表示计算机不能同时接受和发送数据，而在某一时刻它只能单一的传送或者接收。这通常意味着，它只有一个数据通道。

(3)    全双工

全双工(Full duplex)是说计算机可以同时接受和发送数据——也就是它有两个分开的数据传输通道(一个传入，一个传出)。

串口通信方式

(1)    同步通信

同步通信是指通信双方共用一个时钟，这是同步通信区分于异步通信的最显著的特点。 同步通信中，数据开始传送前用同步字符来指示（常约定1～2 个），并由时钟来实现发送端和接收端的同步，即检测到规定的同步字符后，下面就连续按顺序传送数据，直到一块数据传送完毕。同步传送时，字符之间没有间隙，也不要起始位和停止位，仅在数据开始时用同步字符SYNC来指示。

(2)    异步通信(UART)

异步通信采用固定的通信格式，数据以相同的帧格式传送。每一帧由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。 

在通信线上没有数据传送时处于逻辑“1”状态。当发送设备发送一个字符数据时，首先发出一个逻辑“0”信号，这个逻辑低电平就是起始位。起始位通过通信线传向接收设备，当接收设备检测到这个逻辑低电平后，就开始准备接收数据信号。因此，起始位所起的作用就是表示字符传送开始。

起始位后面紧接着的是数据位，它可以是5 位、6 位、7 位、或8 位。数据传送时，低位在前。 

奇偶校验位用于数据传送过程中的数据检错，数据通信时通信双方必须约定一致的奇偶校验方式。就数据传送而言，奇偶校验位是冗余位，但它表示数据的一种性质。也有的不要校验位。 

在奇偶校验位或数据位后紧接的是停止位，停止位可以是一位、也可以是1.5 位或2 位。接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕，同时，也为接收下一字符作好准备。若停止位后不是紧接着传送下一个字符，则让线路保持为“1”。“1”表示空闲位，线路处于等待状态。存在空闲位是异步通信的特性之一。

同步通信传送速度虽然比异步通信高，可达56Kb/s 或更高，但实现起来颇为复杂，因此实际较少使用。

流控制

数据在两个串口之间传输时，常常会出现丢失数据的现象，或者两台计算机的处理速度不同，如台式机与单片机之间的通讯，接收端数据缓冲区已满，则此时继续发送来的数据就会丢失。流控制能解决这个问题，当接收端数据处理不过来时，就发出“不再接收”的信号，发送端就停止发送，直到收到“可以继续发送”的信号再发送数据。因此流控制可以控制数据传输的进程，防止数据的丢失。

PC中有两种流控制方法：

(1)    “软件”流控制

“软件”流控制：这种方法采用特殊字符来开始(XON，DC1，八进制数021)或者结束(XOFF，DC3或者八进制数 023)数据流。当接收端的输入缓冲区内数据量超过设定的高位时，就向数据发送端发出xoff字符（十进制的19或control-s，设备编程说明书应该有详细阐述），发送端收到 xoff字符后就立即停止发送数据；当接收端的输入缓冲区内数据量低于设定的低位时，就向数据发送端发出xon字符（十进制的17或control- q），发送端收到xon字符后就立即开始发送数据。

(2)    “硬件”流控制

“硬件”流控制：这种方法使用RS-232标准的CTS和RTS信号来取代之前提到的特殊字符。当准备就绪时，接受一方会将CTS信号设置成为space电压，而尚未准备就绪时它会被设置成为mark电压。相应得，发送方会在准备就绪的情况下将RTS设置成space电压。正因为硬件流控制使用了于数据分隔的信号，所以与需要传输特殊字符的软件流控制相比它的速度很快。但是，并不是所有的硬件和操作系统都支持CTS/RTS流控制。

终端

终端是一种字符型设备，它分为一下四种：

(1)    串行端口终端（Serial Port Terminal）

串行端口终端:是使用计算机串行端口连接的设备，计算机把每个串行端口都看作是一个字符设备。串行端口所对应的设备名称 为/dev/ttySn（n表示从0开始的整数）。

(2)    伪终端（Pseudo Terminal）

伪终端:是成对的逻辑终端设备，例如/dev/ptyp3 和/dev/ttyp3 （在设备文件系统中分别是/dev/pty/m3 和/dev/pty/s3 ）, 它们与实际物理设备并不直接相关。

(3)    控制终端（Controlling Terminal）

控制终端:当前进程的控制终端的设备特殊文件 /dev/tty。可以使用命令”ps –ax ”来查看进程与哪个控制终端相连使用命令”tty ”可以查看它具体对应哪个实际终端设备。/dev/tty 有些类似于到实际所使用终端设备的一个联接。

(4)    控制台终端（Console）

控制台终端:计算机显示器通常被称为控制台终端（Console），它仿真了类型为Linux的一种终端（TERM=Linux），并且有一些设备特殊文件与之相关联：tty0、tty1、tty2等。