单片机必须了解的外设功能——GPIO/串行通信

　　通过UART便可简单地使用串行通信

　　由于电特性的不同，以及用于进行通信协议的规定不同，串行通信具有多种方式，其中，最易于使用的应该是"异步通信模式"了。仅需用信号线将单片机和外围设备连接起来便可使用，所以在单片机与动作监视器用的终端之间进行通信时、以及单片机与无线LAN用模块进行通信时使用。

　　在异步通信模式的串行通信状态下，一字节的文字信息※1在"开始位"（Start bit，意味着开始发送）和"停止位"（Stop bit，意味着停止发送）之间发送（图2）。由此，无需I2C （Inter-Integrated Circuit，内部集成电路）"及"SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）"等时钟信号线（但在其他的串行通信模式中这些时钟信号线是必需的，以对发送和接收的时序进行同步）。另外，还可追加用于检查数据是否已正常发送的"奇偶校验位（Parity bit）※2"。

　　此通信方式所使用的通信用器件被称为UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器），在瑞萨电子的单片机--RX63N中内置了支持此功能的SCI（串行通信接口）。

　　（※1）异步串行通信状态下，一般都是从"最低有效位（LSB： Least Significant Bit），即最低二进制数位"开始进行发送的。

　　（※2）奇偶校验位（Parity bit）：在发送时按一定量的数据（在SCI中为7位或8位）中所具有"1"（或"0"）的个数为奇数个时定为"1"，为偶数个时定为"0"的奇偶校验位（使偶校验（Even Parity Check）、数据及奇偶校验位中所包括的"1"的数量成为偶数个的方法），并通过与接收侧进行校验，以检测出数据通信中的错误。反之，如果"1"（或"0"）的个数为奇数时定为"0"，为偶数时定为"1"的方法被称为奇校验（Odd Parity Check）。

　　在异步通信中，能实现按"单片机→外围设备"或"外围设备→单片机"的方向确保数据信号专用的信号线时，被称为全双工通信。另一方面，将通过1根信号线来切换通信方向的方式称为半双工通信。全双工方式时需要2根信号线，可同时进行发送和接收。半双工方式时仅需1根信号线，但必须在发送和接收之间进行切换（图3）。

　　尝试向单片机和电脑之间进行通信！

　　下面，我们通过GR-SAKURA来试用样本程序。本期我们试着通过可在电脑上运行的终端软件和GR-SAKURA之间进行通信。也就是试用从终端软件发送出"？"（半角问号）后就有"GR-SAKURA"的字符串被传送回来的程序（图4）。为了确认该程序的动作状况，需在电脑上安装终端软件。如在Windows系统下可使用免费软件—TeraTerm，而在Mac系统下建议使用该系统标准配备的软件—Terminal。

　　该样本程序使用了GR-SAKURA的樱花程序库"串行通信（Serial Class）"。该程序库支持全双工异步通信。

　　在程序的第8行中，对经由USB的通信进行设定。第13行的Serial.read（）是用于设定在串行通信中读取从电脑发送过来的数据，在读取"？"（半角问号）时，就将"GR-SAKURA"字符串传送回来。如果换作是GR-SAKURA中所搭载的RX63N单片机来进行处理的话，就是：SCI将电脑传送来的串行信号转换为并行信号，再由CPU对"？"进行识别后判断输出"GR-SAKURA"字符串，之后再通过SCI将并行信号转换为串行信号后发送到电脑上。

　　虽然只是非常简单的程序，但是由此便可实现在GR-SAKURA和电脑之间进行文字信息的交换。本期我们介绍的是固定字符串，但也可发送GR-SAKURA的处理结果。请大家也作尝试！

　　SAKURA Sketch Reference： Sakura Library "Serial Communication"（仅英文版）

　　图4：样本程序：从Terminal输入"？"后，将传送回"GR-SAKURA"的信息。

　　※//～为注释符，不会影响程序的运行

　　※本程序仅用于说明程序的原理，并不具有在实际使用时所需的对策。
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