串口通信中9位数据位的应用与配置
串口通信
串口通信是一种常见的计算机通信方式，特别是在嵌入式系统、工业控制以及设备间的数据交换中广泛应用，串行接口通讯指的是数据逐位按顺序传输，具有简单便捷的特点，因此大部分电子设备都支持该通讯方式，串口通信的基本原理包括波特率、数据位、停止位和奇偶校验等参数的配置。
串口通信参数详解
1、波特率（Baud Rate）：表示每秒钟传输的比特数（bit/s），如300、4800等，波特率越高，数据传输速度越快，但传输距离相对较短。
2、数据位（Data Bits）：数据位表示实际传输的数据长度，通常为8位或9位，在9位数据位的情况下，第9位一般用作校验位或地址/数据标识位。
3、停止位（Stop Bits）：用于标志一个数据帧的结束，通常为1位或2位。
4、奇偶校验位（Parity Bit）：用于检测传输过程中的错误，可设置为无校验、奇校验或偶校验。
9位数据位的具体应用
多机通信中的应用
在多机通信中，第9位通常用于标识是地址还是数据，在Modbus协议中，第9位为1时表示这是一条地址信息，而第9位为0时则表示这是一条数据信息，这种方式可以有效地区分不同设备间的通信内容，确保数据传输的准确性。
发送地址帧：当第9位为1时，表示当前字节为地址信息，所有从机设备接收到此信息后，会检查是否与自身的地址匹配，如果匹配，则准备接收后续的数据信息；如果不匹配，则忽略该信息。
发送数据帧：当第9位为0时，表示当前字节为数据信息，只有被寻址的设备才会接收并处理这些数据，其他设备则会忽略。
奇偶校验中的应用
在双机通信中，第9位也可以用于奇偶校验，以提高数据传输的可靠性，奇偶校验有四种状态：奇校验、偶校验、总为1和总为0，通过设置合适的校验模式，可以检测并纠正传输过程中的错误。
奇校验：确保整个数据帧中“1”的个数为奇数，如果传输过程中发生错误，导致“1”的个数变为偶数，接收端可以通过校验位发现错误。
偶校验：确保整个数据帧中“1”的个数为偶数，同样，任何错误都会改变“1”的个数，从而被接收端检测到。
STM32串口配置实例
以STM32单片机为例，配置串口发送宽度为9位的数据需要以下几个步骤：
1、串口硬件和参数初始化：
UART_HandleTypeDef husart3;
2、配置GPIO：
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* huart) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
if(huart->Instance==USART3) {
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); // IO时钟使能
GPIO_InitStruct.Pin = USARTx_Tx_GPIO_PIN | USARTx_Rx_GPIO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = USARTx_AFx;
HAL_GPIO_Init(USARTx_Tx_GPIO, &GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_Init(USARTx_Rx_GPIO, &GPIO_InitStruct);
}
}3、配置串口参数：
void MX_USART3_Init(void) {
__HAL_RCC_USART3_CLK_ENABLE(); // 串口3时钟使能
husart3.Instance = USART3;
husart3.Init.BaudRate = USART3_BAUDRATE;
husart3.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_9B; // 数据位宽度改为9位
husart3.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; // 一位停止位
husart3.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; // 无奇偶校验位
husart3.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
husart3.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
husart3.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
HAL_UART_Init(&husart3);
HAL_UART_Receive_IT(&husart3, Usart3_TempData, 1);
HAL_NVIC_SetPriority(USART3_IRQn, 2, 2);
HAL_NVIC_EnableIRQ(USART3_IRQn);
}4、发送数据：
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_9B(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint8_t Bit_9, Timeout) {
if(huart->Init.WordLength == UART_WORDLENGTH_9B) {
uint16_t tmp;
for(uint16_t i = 0; i < Size; i++) {
tmp = (uint16_t)((*pData & (uint8_t)0x01FF));
if(Bit_9) tmp |= 0x200; // 设置第9位为1
huart->Instance->DR = tmp;
while(!(__HAL_UART_GET_FLAG(huart, UART_FLAG_TXE))); // 等待发送完成
pData++;
}
return HAL_OK;
} else {
return HAL_ERROR;
}
}Arduino串口配置实例
在Arduino上，可以通过Serial库来设置串口通信参数，以下是一个简单的例子，演示如何配置波特率、数据位、停止位和校验位。
void setup() {
Serial.begin(9600, SERIAL_8N1); // 初始化串口，设置波特率为9600，数据位为8，停止位为1，无校验位
}
void loop() {
if (Serial.available() > 0) {
char receivedChar = Serial.read(); // 读取接收到的字节
Serial.print("Received: ");
Serial.println(receivedChar); // 打印接收到的字符
}
}对于9位数据位的配置，可以在Serial库的基础上进行扩展，或者使用更低级别的API来实现。
常见问题与解决方法
1、数据丢失或错误：可能是由于波特率不匹配、校验位设置错误或硬件连接问题导致的，检查双方的串口配置是否一致，并确保硬件连接良好。
2、多机通信中的地址冲突：确保每个设备的地址唯一，避免地址冲突，可以使用软件协议来管理设备的地址分配。
3、奇偶校验错误：检查数据传输过程中是否有干扰或噪声，必要时增加屏蔽措施，确保校验位设置正确。
串口通信中的9位数据位配置可以显著提高数据传输的可靠性和灵活性，特别是在多机通信和高精度数据传输场景中，通过合理配置串口参数和使用合适的校验方式，可以有效减少数据传输过程中的错误，提高系统的鲁棒性，希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解和应用串口通信中的9位数据位配置。
小伙伴们，上文介绍了“串口通信9位数据位”的内容，你了解清楚吗？希望对你有所帮助，任何问题可以给我留言，让我们下期再见吧。