由于处理机内部通常是以并行方式传送和存储数据的，因此，串行接口的一个基本功能就是要完成数据的串并行转换。下面，首先介绍串行通信方式，然后再介绍串行接口。
串行通信分为异步通信方式和同步通信方式两种。图6.18是异步串行通信的数据格式，它以字符为单位传送，每传送一个字符为一帧，一帧由三部分组成：1个起始位、8个数据 位(包括1个校验位)和1至2个停止位(有1位、1.5位和2位三种方式)。
采用异步串行通信方式时，接口接收一个字符的过程如下：
（1）没有数据传送，即"空闲"时，传输线上为"1"状态。
（2）当传输线上出现"0"信号时，表示检测到起始位。为了避免把传输线上的干扰信号误认为起始位，当接口检测到传输线上的"0"信号时，要延迟一段时间之后再次检测，经多次检测仍然为"0"信号时，才能确认为起始位。接口发现起始位之后，就进入接受状态。
（3）接收数据位和校验位。接收方按照双方事先约定的频率定时采样传输线，并通过移位寄存器把串行数据转换成并行数据。
（4）检查停止位，进行帧定界，确定一帧传输结束。停止位有1位、1.5位和2位三种方式，通信双方必须事先约定好。
（5）进行错误检测，包括帧格式错误，或奇偶校验错误等。如果无差错，则接收该数据。
异步串行通信方式的主要优点是通信可靠，通信双方可以采用异步方式工作，实现起来也比较容易。异步串行通信方式的一个主要缺点是：每传送一个字符，要增加超过20％的附加信息，传输效率比较低。
为了克服异步通信传输效率低的缺点，可以采用同步通信方式。通信双方采用同一个时钟信号进行定时，并以数据块为单位传送。图6.19是同步通信方式的一种数据格式，它由同步字符、数据块和校验块三部分组成。同步字符是一个特殊字符，由通信双方事先约定。数据块的长度也必须事先约定，或由发送方在前一帧中告诉接受方。校验块的长度通常为1至2个字节。
在同步通信方式中，由于数据块的长度可以比较长，如512个字节，因此，它的数据传送效率比异步通信方式高。
异步串行接口中的关键部件是通用异步收发器UART（universal asynchronous receiver transmitter）。UART的结构如图6.20所示，它的工作原理如下：
在UART工作之前，处理机首先要对它进行初始化。初始化由处理机向状态/控制寄存器中写入特定的控制代码来实现。初始化的内容包括波特率、字符数据位数（5位、7位或8位等）、停止位位数（1位、1.5位或2位）、是否使用校验，如果使用校验，是奇校验还是偶校验等。另外，状态/控制寄存器有几个标志位表示UART的状态，例如，发送数据寄存器是否空闲标志，如果发送数据寄存器空闲，处理机就可以向发送数据寄存器写入下一个待发送的数据，否则等待；又例如，接收数据寄存器是否已经装满标志，如果接收数据寄存器已经装满，处理机可以把接收数据寄存器中的数据取走，否则等待。
