串口通信(Serial Communication)，是指外设和计算机间通过数据信号线、地线等按位进行传输数据的一种通信方式，属于串行通信方式。串口是一种接口标准，它规定了接口的电气标准，没有规定接口插件电缆以及使用的协议。

（1）接口标准

串口通信的接口标准有很多，有 RS-232C、RS-232、RS-422A、RS-485 等。常用的就是 RS-232 和 RS-485。RS-232 其实是 RS-232C 的改进，原理是一样的。这里我们就以 RS-232C 接口进行讲解，RS-485 在后面章节中会介绍。RS-232C 是 EIA（美国电子工业协会）1969 年修订 RS-232C 标准。

RS-232C定义了数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间的物理接口标准。RS-232C 接口规定使用 25 针连接器，简称 DB25，连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义，如图 21.2.1 所示：

RS-232C 还有一种 9 针的非标准连接器接口，简称 DB9。串口通信使用的大多都是 DB9 接口。DB25 和 DB9 接头有公头和母头之分，其中带针状的接头是公头，而带孔状的接头是母头。9 针串口线的外观图如图 21.2.2 所示：

从图 21.2.2 中可以看到公头和母头的管脚定义顺序是不一样，这一点需要特别注意。这些管脚都有什么作用呢？9 针串口和 25 针串口常用管脚的功能说明如图 21.2.3 所示：

在串口通信中，通常我们只使用 2、3、5 三个管脚，即 TXD、RXD、SGND，其他管脚功能大家看不明白也没关系。RS-232C 对逻辑电平也做了规定，如下

在 TXD 和 RXD 数据线上：

1.逻辑 1 为-3~-15V 的电压

2.逻辑 0 为 3~15V 的电压

在 RTS、CTS、DSR、DTR 和 DCD 等控制线上：

1.信号有效（ON 状态）为 3~15V 的电压

2.信号无效（OFF 状态）为-3~-15V 的电压

由此可见，RS-232C 是用正负电压来表示逻辑状态，与晶体管-晶体管逻辑集成电路（TTL）以高低电平表示逻辑状态的规定正好相反。而我们 STM32 芯片使用的就是 TTL 电平，所以要实现 STM32 与计算机的串口通信，需要进行 TTL与 RS-232C 电平转换，通常使用的电平转换芯片是 MAX3232。

在串口通信中通常 PC 机的 DB9 为公头，单片机上使用的串口 DB9 为母头，通过一根直通串口线进行相连。上图 21.2.2 即为直通型串口线，串口线（COM）母头连接计算机 DB9 的公头，串口线公头连接单片机上使用的 DB9 母头，这样就是将 2、3、5 管脚直接相连。如果你要实现两台计算机串口通信，那么就需要一根交叉串口线，将 2 对 3、3 对 2、5 对 5 连接，交叉串口线一般两头都是母头。

串口通信中还需要注意的是，串口数据收发线要交叉连接，计算机的 TXD要对应单片机的 RXD，计算机的 RXD 要对应单片机的 TXD，并且共 GND，如下图：

有的朋友就会问了，在计算机与单片机进行串口通信时，使用的不是直通线吗，这时候怎么让TXD与RXD交叉连接？前面我们说了单片机处理的是TTL电平，需要使用 RS232 电平转换芯片，将 RS232 电平转换芯片串行数据输出管脚交叉连接在 DB9 母头上即可。

（2）通信协议

RS232 的通信协议比较简单，通常遵循 96-N-8-1 格式。

“96”表示的是通信波特率为 9600。串口通信中通常使用的是异步串口通信，既没有时钟线，所以两个设备要通信，必须要保持一致的波特率，当然，波特率常用值还有 4800、115200 等。

“N”表示的是无校验位，由于串口通信相对更容易受到外部干扰导致传输数据出现偏差，可以在传输过程加上校验位来解决这个问题。校验方法有奇校验(odd)、偶校验(even)、 0 校验(space)、1 校验(mark)以及无校验(noparity)。具体的介绍，大家可以百度下串口通信了解。

“8”表示的是数据位数为 8 位，其数据格式在前面介绍异步通信中已讲过。当然数据位数还可以为 5、6、7 位长度。

“1”表示的是 1 位停止位，串口通讯的一个数据包从起始信号开始，直到停止信号结束。数据包的起始信号由一个逻辑 0 的数据位表示，而数据包的停止信号可由 0.5、 1、 1.5 或 2 个逻辑 1 的数据位表示，只要双方约定一致即可。