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  • 一.基本知识 1.串行通信串行通信是指通信双方按位进行,遵守时序的一种通信方式。串行通信中,将数据按位依次传输, 每位数据占据固定的...3.串行通信串口通信的区别: 串行通信是指一比特一比特的收发数据,包

    一.基本知识
    1.串行通信:
    串行通信是指通信双方按位进行,遵守时序的一种通信方式。串行通信中,将数据按位依次传输, 每位数据占据固定的时间长度,即可使用少数几条通信线路就可以完成系统间交换信息。

    2.串口通信:
    串口通信(Serial Communications)串口按位(bit)发送和接收字节的通信方式。可以将接收来自CPU的并行数据字符转换为连续的串行数据流发送出去,同时可将接收的串行数据流转换为并行的数据字符供给CPU的器件。

    3.串行通信和串口通信的区别:
    串行通信是指一比特一比特的收发数据,包括I2C,包括SPI等。
    串口通信是一种通信手段,是相对于以太网方式、红外方式、蓝牙方式等而言,是一种比较低级的通信手段。

    4.通信接口:
    并行通信和串行通信

    二.串口通信类型

    类型 特点
    单工 一个发射,一个接收(单项运作)
    半双工 均可收发,但不能在同一时刻进行
    全双工 同一时刻,可实现同时收发

    三.串行通信方式
    在这里插入图片描述
    四. 波特率
    即每秒钟传输的数据位数。
    波特率的单位是bit/s(bps),常用的单位还有:每秒千比特数Kbps,每秒兆比特数Mbps。

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  • 单片机(AT89C51)的串行接口及串行通信是非常重要的一项技术,我们需要有深度的解刨才可以理解透彻,既然进来了我肯定不会让你失望,点个小赞再走吧。 正式进入串口通信前我们需要了解什么通信? 计算机与...

     单片机(AT89C51)的串行接口及串行通信是非常重要的一项技术,我们需要有深度的解刨才可以理解透彻,既然进来了我肯定不会让你失望,点个小赞再走吧。

                                                       

     正式进入串口通信前我们需要了解什么是通信?

    计算机与外界信息交换称为通信。通信的基本方式可分为并行通信串行通信(本次的主角):

    1. 并行通信是数据的各位同时发送或同时接收;并行通信-------优点:传送速度快           缺点:不便长距离传送   
    2. 串行通信是数据的各位依次逐位发送或接收;串行通信-------优点:便于长距离传送    缺点:传送速度较慢

    目录

    异步通信和同步通信

    异步通信

    同步通信

    串行通信波特率

    串行通信的制式

    单工制式(Simplex)

    半双工制式(Half Duplex)

    全双工制式(Full Duplex)

    串行通信的校验

    串行口特殊功能寄存器

     串行口特殊功能寄存器

    串行数据缓冲器SBUF

    串行控制寄存器SCON

    电源控制寄存器PCON

    串行工作方式

    串行工作方式0(同步移位寄存器工作方式)

            (1)数据发送

            (2)数据接收

    串行工作方式1

               (1)数据发送

               (2)数据接收

    串行工作方式2、方式3

              数据发送和接收:

          串行口四种工作方式的比较

     常用波特率与其相关参数间的关系

     实验


    异步通信和同步通信

     串行通信按同步方式可分为异步通信同步通信

    异步通信

    • 异步通信依靠起始位停止位保持通信同步。

    • 异步通信数据传送按帧传输,一帧数据包含起始位、数据位、校验位和停止位

    • 优点:异步通信对硬件要求较低,实现起来比较简单、灵活,适用于数据的随机发送/接收;

    • 缺点:因每个字节都要建立一次同步,即每个字符都要额外附加两位,所以工作速度较低

    • 在单片机中主要采用异步通信方式

    同步通信

    • 同步通信依靠同步字符保持通信同步。

    • 同步通信是由12个同步字符和多字节数据位组成,同步字符作为起始位以触发同步时钟开始发送或接收数据;多字节数据之间不允许有空隙,每位占用的时间相等;空闲位需发送同步字符。

    • 同步通信传输速度较快,但要求有准确的时钟来实现收发双方的严格同步,对硬件要求较高,适用于成批数据传送

    串行通信波特率

    • 波特率bps(bit per second) 定义:   每秒传输数据的位数,即:1波特 = 1/秒(1bps

    • 波特率的倒数即为每位传输所需的时间。 

    • 相互通信的甲乙双方必须具有相同的波特率,否则无法成功地完成串行数据通信。

    串行通信的制式

    串行通信按照数据传送方向可分为三种制式:

    单工制式(Simplex)

    单工制式是指甲乙双方通信时只能单向传送数据,发送方和接收方固定。 

                           

    半双工制式(Half Duplex)

    半双工制式是指通信双方都具有发送器和接收器,既可发送也可接收,但不能同时接收和发送,发送时不能接收,接收时不能发送。

                        

    全双工制式(Full Duplex)

    全双工制式是指通信双方均设有发送器和接收器,并且信道划分为发送信道和接收信道,因此全双工制式可实现甲乙双方同时发送和接收数据,发送时能接收,接收时也能发送。

                      

    串行通信的校验

    1. 奇偶校验
    2. 累加和校验
    3. 循环冗余码校验Cyclic Redundancy Check,简称CRC

     

                                                                

    串行口特殊功能寄存器

    80C51系列单片机有一个全双工的串行口,这个口既可以用于网络通信,也可以实现串行异步通信,还可以作为同步移位寄存器使用。

    89C51有一个全双工的串行接口,既可以作为串行异步通信(UART)接口,也可以作为同步移位寄存器方式下的串行扩展接口。UART具有多机通信功能。

    串行口的基本组成

      串行口特殊功能寄存器由主要的三部分组成:串行数据缓冲器SBUF串行控制寄存器SCON和电源控制寄存器PCON

     串行口特殊功能寄存器

    串行数据缓冲器SBUF

          在逻辑上只有一个,既表示发送寄存器,又表示接收寄存器,具有同一个单元地址99H,用同一寄存器名SBUF。

          在物理上有两个,一个是发送缓冲寄存器,另一个是接收缓冲寄存器。

          发送时,只需将发送数据输入SBUFCPU将自动启动和完成串行数据的发送。

          接收时CPU将自动把接收到的数据存入SBUF,用户只需从SBUF中读出接收数据

    串行控制寄存器SCON

    SCON

    SCON

    D7

    D6

    D5

    D4

    D3

    D2

    D1

    D0

    位名称

    SM0

    SM1

    SM2

    REN

    TB8

    RB8

    TI

    RI

    位地址

    9FH

    9EH

    9DH

    9CH

    9BH

    9AH

    99H

    98H

    功能

    工作方式

    选择

    多机通信控制

    接收  允许

    发送 第9

    接收 第9

    发送 中断

    接收 中断

                   ① SM0 SM1 —— 串行口工作方式选择位。

    工作方式

    SM0

    SM1

    方式

    功能

    波特率

    0

    方式0

    移位寄存器方式

    fosc/12

    0

    1

    方式1

    8位异步通信方式

    可变

    1

    0

    方式2

    9位异步通信方式

    fosc/32fosc/64

    1

    1

    方式3

    9位异步通信方式

    可变

                   ② SM2 —— 多机通信控制位。

                   ③ REN —— 允许接收控制位。REN=1,允许接收。

                   ④ TB8 —— 方式2和方式3中要发送的第9位数据。

                   ⑤ RB8 —— 方式2和方式3中要接收的第9位数据。

                   ⑥ TI  —— 发送中断标志。

                   ⑦ RI  —— 接收中断标志。

    电源控制寄存器PCON

    PCON

    PCON

    D7

    D6

    D5

    D4

    D3

    D2

    D1

    D0

    位名称

    SMOD

    GF1

    GF0

    PD

    IDL

              注:SMOD=1,串行口波特率加倍。PCON寄存器不能进行位寻址。

    串行工作方式

    80C51串行通信共有4种工作方式,由串行控制寄存器SCONSM0 SM1决定。

    串行工作方式0(同步移位寄存器工作方式

    RXDP3.0)端作为数据移位的输入/输出端,TXDP3.1)端输出移位脉冲。

    移位数据的发送和接收以8位为一帧,不设起始位和停止位,无论输入/输出,均低位在前高位在后。

    其帧格式为:

    • • •

    D0

    D1

    D2

    D3

    D4

    D5

    D6

    D7

    • • •

           注:方式0可将串行输入输出数据转换成并行输入输出数据

            (1)数据发送

    串行口作为并行输出口使用时,要有“串入并出”的移位寄存器配合。

                                            

    在移位时钟脉冲(TXD)的控制下,数据从串行口RXD端逐位移入74HC164 SASB端。

    8位数据全部移出后,SCON寄存器的TI位被自动置1。其后74HC164的内容即可并行输出。74HC164 CLR为清0端,输出时CLR必须为1,否则74HC164 Q0Q7输出为0。

            (2)数据接收

    串行口作为并行输入口使用时,要有并入串出的移位寄存器配合。

                                                 

    74HC165 S/L端为移位/置入端,当S/L=0时,从Q0Q7并行置入数据,当S/L=1时,允许从QH端移出数据。

    80C51串行控制寄存器SCON中的REN=1时,TXD端发出移位时钟脉冲,从RXD端串行输入8位数据。当接收到第8位数据D7后,置位中断标志RI,表示一帧数据接收完成。

    串行工作方式1

    方式1一帧10位的异步串行通信方式,包括1个起始位,8个数据位和一个停止位

    其帧格式为:

    起始

    D0

    D1

    D2

    D3

    D4

    D5

    D6

    D7

    停止

               (1)数据发送

    发送时只要将数据写入SBUF,在串行口由硬件自动加入起始位和停止位,构成一个完整的帧格式。然后在移位脉冲的作用下,由TXD端串行输出。一帧数据发送完毕,将SCON中的TI1

               (2)数据接收

    接收时,在REN=1前提下,当采样到RXD10跳变状态时,就认定为已接收到起始位。随后在移位脉冲的控制下,将串行接收数据移入SBUF中。一帧数据接收完毕,将SCON中的RI1,表示可以从SBUF取走接收到的一个字符。

    串行工作方式2、方式3

            方式23是一帧11位的串行通信方式,即1个起始位,8个数据位,1个可编程位TB8/RB81个停止位。

            其帧格式为:

    起始

    D0

    D1

    D2

    D3

    D4

    D5

    D6

    D7

    TB8/RB8

    停止

              注:可编程位TB8/RB8既可作奇偶校验位用,也可作控制位(多机通信)用,其功能由用户确定。 

              数据发送和接收:

    数据发送和接收与方式1基本相同,区别在于方式2把发送/接收到的第9位内容送入TB8/RB8

            波特率:方式2波特率固定,即fosc/32和fosc/64。  如用公式表示则为:

                              波特率=2^SMOD    fosc/64

          串行口四种工作方式的比较

    工作方式

    帧 格 式

    波 特 率

    方式0

    8位全是数据位,没有起始位、停止位

    固定,即每个机器周期传送一位数据

    方式1

    10,其中1位起始位,8位数据位,1位停止位

    不固定,取决于T1溢出率和SMOD

    方式2

    11,其中1位起始位,9位数据位,1位停止位

    固定,2SMOD×fosc /64

    方式3

    同方式2

    同方式1

     常用波特率与其相关参数间的关系

     实验(https://blog.csdn.net/weixin_45629315/article/details/105810753

    最后相信大家肯定对单片机串口通信有了新的了解,这正是我努力的源泉,希望对你们的学习有所帮助。

    鄙人不才,如有错误,请指出,万分感谢!!!!

                              

    No pains No results 

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  • 之前一直有点搞混串行通信串口通信的概念 有挺多芯片的datasheet上会说“串行接口” 之前也傻乎乎地理解为就是串口 忘记了是谁还吐槽过“国产芯片手册上写着好好的是串口 可是通信协议根本不是串口” 可能也许...
    之前一直有点搞混串行通信和串口通信的概念  有挺多芯片的datasheet上会说“串行接口” 之前也傻乎乎地理解为就是串口
    忘记了是谁还吐槽过“国产芯片手册上写着好好的是串口 可是通信协议根本不是串口”
    可能也许说不定 国产芯片的datasheet默默背了下黑锅

    昨晚小泽老师甩给我一份datasheet说这是啥通信协议呀

    ←datasheet的残骸(x

    我仔细瞅了瞅感觉挺像SPI的 然后面向搜索引擎搜索一波 终于理清关系了

    串行通信是一种概念,大概意思就是1bit 1bit地收发数据,和n bit n bit地收发的并行通信是并列关系。常见的SPI,I2C,串口,USB都是串行通信的具体实现。而所谓的串行接口,其实也就是能实现串行通信的接口的意思,并不能简单缩写成串口来理解(x

    串口通信呢就是熟悉的串口通信啦,属于串行通信的一个子类

    顺便 SPI的全称是Serial Peripheral Interface,就是 串行外设接口,好像喊一喊串行接口也没毛病,=L=好像又不小心让国产新片datasheet背了个黑锅


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  • 串口通信,顾名思义也就是利用串行接口进行通信串行接口串口按位(bit)发送和接收字节。尽管比按字节(byte)传输的并行通信慢,但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。 串口通信中比较...

    一、串口通信简介

    串口通信,顾名思义也就是利用串行接口进行通信。串行接口指串口按位(bit)发送和接收字节。尽管比按字节(byte)传输的并行通信慢,但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。

    串口通信中比较重要的参数包括波特率、数据位、停止位及校验位,通讯双方需要约定一致的数据格式才能正常收发数据。串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。在串口通信中,常用的协议包括RS-232、RS-422和RS-485。它们的主要区别在于其各自的电平范围不相同。

    二、串行和并行通信

    刚说到串口通信是通过接口进行串行通讯。那么什么是串行通讯呢?

    1 串行通信:

    串行通信:计算机与I/O设备之间,同一时刻,只能传输一个bit位的信号。传输数据按顺序依次一bit位接一bit位进行传输,通常数据在一根数据线或一对差分线上传输。

    比如,当传输1字节信息时,并行通讯有8根信号线实现同时传输,假如耗时为1T,而串行是在一根信号线上,把数据排成一行、一位一位传输,需要传8次,因此耗时为8T。因此可总结出二者的特性:

    2 并行通信:

    并行通信是和串行通信相对的数据传输的方式。

    并行通信:计算机与I/O设备之间,通过多条传输线,可以同时传输多个bit位的信号。

    • 并行通讯的效率高,但是成本高、对信号线路要求高,一般应用于快速设备之间近距离传输,譬如CPU 与存储设备、存储器与存储器、主机与打印机等都采用并行通讯。

    • 串行通讯效率较低,但是对信号线路要求低,抗干扰能力强,同时成本也相对较低,一般用于计算机与计算机、计算机与外设之间远距离通讯。

    3 串口通信和串行通信的区别

    串口通信和串行通信的区别在于:串行通信是一种概念,串口通信是一种具体的通信手段。

    串行通信是一种概念,是指一比特一比特的收发数据,相对于并行通信可同时传输多个bit位而言。包括一般的的串口通信、I2C、SPI等等。

    串口通信是外设和计算机间的一种通信手段,是相对于以太网通信等通信手段而言的。

    二者一个是一种概念,一个是一种实际的通信方式。

    三、同步和异步通信

    在设备之间传送数据,不管是同步通信还是异步通信,都是为了保证数据被正确的发送和接收,即发送方和接收方的“同步”。即接收方可以确定什么时候发送方开始或者结束发送数据以及每一个数据单位(例如bit,字符)的开始和结束的位置,这样接收方才能在正确的时间对发送方的数据进行采样,以接收正确的数据,否则接收到的数据就是错误的。

    根据“同步方式”的不同,由此分出两种同步信号得方法:
    (1)同步通信(比特位同步)
    (2)异步通信(字符间同步,字符内比特位异步)

    同步通信会利用一根额外的信号线,其实也就是时钟信号线,它往往是发送设备提供的时钟信号,发送设备和接收设备在发送设备提供的同一时钟频率下完成同步。(实际上,基本所有的并行通信采用同步通信。)

    异步通信没有额外的一根信号线用于同步,接收者和发送者使用各自的时钟信号,接收者根据与发送者按事先约定的规来确定数据发送的开始与结束以及数据单位的持续时间。例如异步串行通信中,一般接收双方会确定一致的停止位,数据位的个数、波特率的大小以及是否采用奇偶校验位。接收方可以根据这些信息推测出准确的数据采样时间以接收正确的数据。如果是同步通信则不需要这些额外的用于同步的数据位(开始位,结束位,奇偶校验位)。

    1 同步通信

    同步通信要求发送和接收双方在进行数据传输时,保持完全的同步,因此,要求发收双方必须使用同频同相的同步时钟信号。只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符,使发收双方建立同步,此后在同步时钟的控制下逐位发送/接收。这样,信息传输完全可以确定传输过程中每1位的位置。因此同步通信是一种比特同步通信技术。

    如下图所示:
    在这里插入图片描述

    同步通信是一种连续传送数据的通信方式,一次通信传送一帧数据,每个信息帧用同步字符作为开始,字符间不加标识位。(这里的数据帧比异步通信中的字符帧要大得多,通常含有若干个数据字符)。当检测到有一串数位和同步字符相匹配时,就认为开始一个信息帧,于是,把此后的数位作为实际传输信息来处理。

    同步通信以数据帧为单位,其格式包括:同步字符+数据+校验字符CRC。

    (a)单同步数据帧结构

    同步字符 数据字符1 数据字符2 数据字符3 数据字符n CRC1 CRC1

    (b)双同步数据帧结构

    同步字符1 同步字符2 数据字符1 数据字符2 数据字符n CRC1 CRC1

    没有数据发送时,接收方要时刻做好接收数据的准备。在每组信息(通常称为帧)传输的开始,发送方先发送一个或两个特殊字符,该字符称为同步字符。当接收方收到同步字符,并和发送方达到同步后,就可以以固定的节奏一个字符接一个字符地发送一大块数据,而不再需要用起始位和停止位了,这样可以明显地提高数据的传输速率。同步通信更加适合对速度要求高的传输,对时序的要求很高,当然对硬件要求也更高。

    在没有信息要传输时,要填上空字符,因为同步传输不允许有间隙。在同步传输过程中,一个字符可以对应5~8位。当然,对同一个传输过程,所有字符对应同样的数位,比如说n位。这样,传输时,收发双方用一个时钟进行协调,按每n位划分为一个时间片,发送端在一个时间片中发送一个字符,接收端则在一个时间片中接收一个字符,这样就可以确定传输中每一位的位置。接收数据时,接收方利用同步字符使内部时钟与发送方保持同步,然后将同步字符后面的数据逐位移入,并转换成并行格式,供CPU读取,直至收到结束符为止。

    2 异步通信

    异步通信是按字符帧传输的,相对于同步通信,异步通信在发送字符时,所发送的字符之间的时隙可以是任意的,接收方并不知道数据什么时候会到达,因此接收端必须时刻做好接收的准备(如果接收端主机的电源都没有加上,那么发送端发送字符就没有意义,因为接收端根本无法接收)。发送端可以在任意时刻开始发送字符,时间间隔可以是任意的,在一字符帧中的所有比特是连续发送的。

    发送端不需要在发送字符之前和接收端进行协调(不需要先进行比特同步)。接收设备在收到起始信号之后只要在一个字符的传输时间内能和发送设备保持同步就能正确接收。内部处理器在完成了相应的操作后,通过一个回调的机制,以便通知发送端发送的字符已经得到了回复。下一个字符起始位的到来又使同步重新校准(依靠检测起始位来实现发送与接收方的时钟自同步的字符间同步,字符内比特位异步)

    因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志,即加上开始位和停止位,以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。通信双方需要对采用的信息格式(字符的位数、停止位的位数、有无校验位及校验方式等)和数据的传输速率作相同的约定。接收方是在数据的起始位和停止位的帮助下实现字符传送时的同步。这种传输通常是很小的分组,比如一个字符为一组,为这个组配备起始位和结束位。所以这种传输方式的效率是比较低的,毕竟额外加入了很多的辅助位作为负载,常用在低速的传输中。

    在这里插入图片描述
    异步通信以字符为单位,其格式包括:起始位+数据+奇偶校验位+停止位。
    以起止式异步协议为例,如下图所示
    在这里插入图片描述
      起止式异步通信的特点是:一个字符一个字符地传输,每个字符一位一位地传输,并且传输一个字符时,总是以"起始位"开始,以"停止位"结束,字符之间没有固定的时间间隔要求。每一个字符的前面都有一位低电平起始位(逻辑值0),字符本身由5-8位数据位组成,接着字符后面是一位校验位(也可以没有校验位),最后是一位或一位半或二位停止位,停止位后面是不定长的空闲位。停止位和空闲位都规定为高电平(逻辑值1),这样就保证起始位开始处一定有一个下跳沿。由此就可以标志一个字符传输的起始。而根据起始位和停止位也就很容易的实现了字符的界定和同步。
      如上图中所示,这种格式是靠起始位和停止位来实现字符的界定或同步的,故称为起止式协议。
      
    (1)起始位:发送数据时,先发持续一个bit时间的逻辑”0”信号,表示字符传输的开始,接收端可根据起始位使自己的接收时钟与发送方的数据同步。

    (2)数据位:起始位后是数据位,异步传送规定低位在前,高位在后,数据位的位数一般可以是5~8位。

    (3)奇偶校验位:奇偶位紧跟在数据最高位之后,占用一位(也可省去)。加上这一位后,使得逻辑“1”信号的位数得到偶校验或奇校验,以此来校验数据传送的正确性。
      如果是奇校验,需要保证传输的数据总共有奇数个逻辑高位;如果是偶校验,需要保证传输的数据总共有偶数个逻辑高位。举例来说,假设传输的数据位为01001100,如果是奇校验,则奇校验位为0(要确保总共有奇数个1),如果是偶校验,则偶校验位为1(要确保总共有偶数个1)。
      由此可见,奇偶校验位仅是对数据进行简单的置逻辑高位或逻辑低位,不会对数据进行实质的判断,这样做的好处是接收设备能够知道一个位的状态,有可能判断是否有噪声干扰了通信以及传输的数据是否同步。

    (4)停止位:数据发送完后,再发1位、1.5位、2位的高电平(逻辑”1”信号)代表停止位,表示一帧数据结束,同时为接收下一帧数据做准备。

    (5)空闲位:在没有数据发送时,即下一帧的起始位“0”到来之前,数据线保持默认的“1”状态,即由高电平来填充。

    异步通信字符帧格式总结如下表:

    逻辑信号 数据位数
    起始位 0 1位
    数据位 0或1 5~8位
    校验位 0或1 1位或无
    停止位 1 1位,1.5位或2位
    空闲位 1 任意数量

    :位数的本质含义是信号持续的时间,故可有分数位,如停止位1.5位,1.5是它的长度,即停止位的电平保持1.5个单位时间长度。一个单位时间就是波特率的倒数,例如波特率为9600bps,则一个单位时间长为1/9600s,1.5个停止位,即停止位电平保持1.5/9600s。

    3 同步通信和异步通信比较

    (1)同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致;异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步。

    (2)同步通信数据传输是以字节块(多个字节)传输的;异步通信数据传输是以字符(一个字节)传输的。

    (3)同步通信传输效率高,但复杂、要求高,双方时钟的允许误差较小;异步通信传输效率低,但简单、要求低,双方时钟可允许一定误差。

    (4)同步通信的字节传输是没有间隔的发送端发送连续的比特流;异步通信字节传送的间隔是任意的,发送端发送完一个字节后,可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节。

    同步通信和异步通信的差异总结如下表:

    同步通信 异步通信
    传送单位 信息帧(由若干字符组成的数据块) 字符(由若干bit组成)
    单位格式 同步字符+数据+校验字符CRC 起始位+数据位+奇偶校验位+停止位
    传送间隔 一个数据块(信息帧)内,字符与字符间无间隔 相邻两字符之间隔任意长
    时钟信号 时序要求高,使用同频同相的时钟线路 时序要求较低,使用各自的时钟信号
    优点 效率高 简单,要求低
    缺点 复杂,要求高 效率低(传送一个字符,要增加约20%的附加信息位)
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空空如也

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串口属于什么通信