引言
UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种广泛应用于单片机和外部设备通信的串行通信接口。在一些资源受限的单片机中，由于硬件资源有限，没有嵌入硬件UART模块，因此需要使用软件实现UART通信。本文将详细解析单片机中的软件UART通信技术。
什么是软件UART通信
软件UART通信是通过单片机的GPIO口来模拟UART串口通信的一种方法。通过软件逻辑控制，将发送的串行数据转换为GPIO的高低电平，接收时将GPIO的高低电平转换为串行数据。
软件UART通信的原理
软件UART通信的原理可以分为发送和接收两个部分。
发送原理
发送数据时，通过GPIO口的控制将发送的串行数据换算为高低电平。其中，起始位为逻辑低电平（0）, 结束位为逻辑高电平（1），数据位在两者之间。
在发送数据时，需要设置波特率。波特率是指每秒钟传送的码元（bit）的个数。软件UART通信中，根据波特率计算发送每个码元的延时时间，通过延时来控制数据发送的频率。
接收原理
接收数据时，通过GPIO口的状态获取到传输过来的高低电平，并根据波特率计算出每个码元的时间，在每个码元时间结束时采样，将得到的电平状态转换为串行数据。
软件UART通信的实现步骤
以下为软件UART通信的一般实现步骤：
- 确定GPIO口用于软件UART通信的引脚。
- 根据波特率计算每个码元的延时时间。
- 实现发送函数，将串行数据转换为GPIO的高低电平。
- 实现接收函数，读取GPIO的状态，并根据波特率进行采样，将高低电平转换为串行数据。
- 在主函数中调用发送和接收函数，完成UART通信。
软件UART通信的优缺点
优点
- 软件UART通信不需要额外的硬件模块，节省了成本和资源。
- 可通过软件控制实现自定义功能。
缺点
- 软件UART通信需要占用CPU资源，可能会导致其他任务的执行效率下降。
- 在高速传输时，软件UART通信可能会出现数据传输错误的情况。
总结
软件UART通信是一种通过GPIO口模拟串口通信的方法。在单片机中，由于部分资源的限制，无法使用硬件UART模块时，可以使用软件UART通信来实现和外部设备的通信。通过了解软件UART通信的原理和实现步骤，我们可以更好地掌握这种通信技术，并在实际应用中灵活运用。
本文来自极简博客，作者：编程语言译者，转载请注明原文链接：单片机中软件UART通信技术解析
