夜雨聆风
串口编程及调试, 附开发手册文档和调试软件工具
一、串口编程核心概念
串口（Serial Port）是计算机与外部设备通过串行通信协议传输数据的接口，以下是关键术语详解：
1. 串行通信与并行通信
- 串行通信：数据以 “位” 为单位，通过单条传输线按顺序逐位发送（如串口、USB、RS485），特点是线路简单、成本低、传输距离远，适用于低速数据交互。
- 并行通信：数据以 “字节”（8 位）为单位，通过多条并行线路同时发送（如打印机并口），特点是速度快，但线路复杂、抗干扰弱，仅适用于短距离传输。
2. 串口硬件相关概念
- 物理接口：常见的串口物理形态包括 DB9（9 针）、DB25（25 针），以及现代设备的 USB 转串口（USB-to-TTL/RS232），核心引脚功能为：TXD（发送数据）、RXD（接收数据）、GND（接地），部分包含 RTS（请求发送）、CTS（清除发送）等流控引脚。
- 通信标准：
- RS232：最基础的串口标准，电压范围 ±3~±15V（高电平为负、低电平为正），传输距离约 15 米，适用于短距离点对点通信。
- RS485：差分传输标准，电压范围 ±2~±6V，抗干扰强，传输距离可达 1200 米，支持多设备联网（最多 32 个节点）。
- TTL：单片机常用标准，电压为 0V（低）和 3.3V/5V（高），仅适用于板级或短距离通信。
3. 串口通信参数
关键参数如下：
- 波特率（Baud Rate）：单位时间内传输的二进制位数，常用值为 9600、19200、38400、115200（单位：bps）。波特率越高，传输速度越快，但对线路抗干扰能力要求越高（如 115200 波特率需确保线路稳定，否则易丢包）。
- 数据位（Data Bits）：每帧数据中包含的有效数据位数，常用值为 8 位（标准 ASCII 码），部分场景可用 7 位（精简字符集）。
- 停止位（Stop Bits）：每帧数据结束后的标识位，常用值为 1 位（默认）、1.5 位（特殊场景）、2 位（高可靠性需求，如工业控制）。
- 校验位（Parity Bit）：用于检测数据传输错误的辅助位，可选值为：
- 无校验（None）：不添加校验位，传输效率最高，适用于可靠线路。
- 奇校验（Odd）：数据位 + 校验位的总个数为奇数。
- 偶校验（Even）：数据位 + 校验位的总个数为偶数。
- 标记校验（Mark）：校验位固定为 1。
- 空格校验（Space）：校验位固定为 0。
- 流控（Flow Control）：用于协调发送方与接收方的传输速度，避免接收方缓冲区溢出，可选值为：
- 无流控（None）：默认配置，适用于双方传输速度匹配的场景。
- 硬件流控（RTS/CTS）：通过 RTS 和 CTS 引脚的电平变化控制数据传输。
- 软件流控（XON/XOFF）：通过特殊字符（XON=0x11，XOFF=0x13）控制传输。
4. 串口数据帧结构
串口传输的每帧数据遵循固定格式，以 “8N1”（8 位数据位、无校验、1 位停止位）为例，帧结构为：
起始位（1位低电平）→ 数据位（8位，LSB先传）→ 校验位（0位，无校验）→ 停止位（1位高电平）
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二、虚拟串口创建与 UartAssist 调试
在没有物理串口设备的情况下，可通过虚拟串口工具VSPD模拟串口环境，结合 UartAssist（串口调试助手）完成通信测试，步骤如下：
1. 工具准备
- 虚拟串口工具：推荐使用「Virtual Serial Port Driver（VSPD）」。
- 串口调试工具：UartAssist（免费、易用）。
- 2款软件界面简单,一看就会,就不描述详细操作说明,软件运行界面如下:
2. 步骤 1：创建虚拟串口（VSPD）
3. 步骤 2：配置 UartAssist 并建立连接
