模拟串口的正确方式

异步串行通讯，由于数据中不带时钟信号，所以要求发送和接收双方必须事先约定好一个波特率，同时使用自己的时钟定时，而且要保证一定的准确度。

串行通讯每字节发送一个起始位用于表示信号的起始和同步检测。

发送比较容易，按照制定的时间间隔，将数据输出到IO上即可。可以用延时方法，定时方法等。

由于如果有中断存在，会影响延时的精度，所以延时的时候，一般都要关中断。所以认为这时候MCU无法处理其他任何人物。

不过发送数据用延时方式也未尝不可，

虽然发送的时候占用100%的MCU，但是由于只有在有数据发送时才占用MCU时间，所以如果安排合理也可以使用。而且波特率越高，延时所占用时间越少。

接收过程则复杂的多。接收方式也可以分成，延时，定时，和中断。

由于不能确定对方什么时候发送数据，所以延时方式基本是不能用于接收的。否则MCU什么都处理不了。

只剩下定时和中断两种选项。

定时方式需要一个可产生定时中断的定时器，或者系统的定时器的分频。

中断方式需要输入管脚具有外部中断功能，用于检测起始位。接收时还需要一个定时器，或者不用定时器，用延时方式。

下面先讨论定时方式接收。

1，定时器方式

由于保证双方时钟完全一致是不可能的，所以必须考虑到时钟频率误差的问题。这也是网上流传的各种模拟串口程序的普遍短板。

下面按照1个起始位，9个数据位，1个停止位，一共11位，9600bps来讨论。

理想情况，我们应该采集每一位的中点，假设起始位是从50%中点采集，要保证最后一位还在0.1%-99.9%的范围内，则允许4.5%以内的时钟误差。

如果起始位检测不能保证在50%中点，则实际允许的时钟误差还要小。

假设起始位定到了1%的位置，则允许的时钟误差为0.09%,如果起始位定到了0.1%的位置，则允许时钟误差为0.009%，这根本就不能用。

定时器起始位的检测，

如果用1倍于波特率的速度进行检测，则有可能检测到0.1%的位置，也可能检测到99.9%的位置。甚至可能检测不到，不可行。

用2倍波特率的速度进行检测。有可能检测到0.1%的位置，也可能检测到49.9%的位置。

第二次检测，可能检测到50.1%的位置，也可能检测到99.9%的位置。两次采集位置都不能用。

用3倍波特率的速度进行检测，第一检测有可能检测0.1%的位置，也可能检测到33.3%的位置，

第二次检测，可能位置为 33.3%-66.6%,

第三次检测，可能位置为 66.6%-99.9%

我们取第二次检测位置作为起始位。这样允许的余量还有33.3%,除以11位，还有3%的时钟允许误差。

如果用4倍波特率速度进行检测，实际上效果还不及3倍波特率的方法。允许时钟误差会变成25%/11=2.3%

用5倍波特率速度进行检测，允许时钟误差会变成40%11=3.6%

硬件UART是用16倍波特率检测，采集第7，8，9位，然后3取2的方法，即可以允许第7次采样是错误的，允许时钟误差为7/16/11=3.98%;

如果使用更高的倍数采样，极限是逼近4.5%;

由此来看来，使用3倍波特率进行采样，是一个很具有性价比的方法。

中断方式，配合定时器，可以独立开始，停止，重置。

由于中断方式，检测起始位，每次检测到的位置都是0.1%，我们只要延时半位的时间，即可得到50%的起始位中点位置。

假设9600bps的串口通讯。

所以,仅第一次定时器速度为19200次/S,用于检测是否是真的起始位，剩下的都为9600次/S即可,

也可以设定定时器速度一直为9200次/S,只在第1,3,5,7,9,11,13,15,等次数采样数据。

中断方式，不使用定时器。

当然，有了外部中断的配合，能确定起始位了，我们甚至可以不用定时器，只使用延时的办法来接收数据。

只不过在接收时，MCU又占用100%，不符合"中断时间越短越好的原则"，不过在波特率足够高时，延时时间可以很短，反而效果更好。

所以，在波特率比较低时，我们可以采用定时器，在波特率比较高时，采用中断加延时。

1，用定时器实现的120-38400bps全双工模拟串口。

2，用1个外部中断实现的115200bps半双工模拟串口;