Arduinoシリアル通信完全ガイド：UART基礎とトラブルシューティング

Arduino Serial：Arduinoによるシリアル通信

シリアル通信の背景

マイクロコントローラー/マイクロプロセッサーが外部と通信する際、8ビットパケットでデータをやり取りする。並列通信では8本の配線が必要で、長距離では信号劣化、コスト高という課題があった。これを解決するため、3線で8ライン分のデータを伝送するシリアルプロトコルが考案された。送信側で並列-直列変換（シフトレジスタ）、受信側で直列-並列変換を行う。同期式（ブロック転送）と非同期式（バイト単位）があり、非同期式が主流。

シリアル通信の3タイプ

シンプレックス（送信のみ）
半二重（送受信可能だが同時不可）
全二重（送受信同時可能）

RS232プロトコルとArduino

シリアルプロトコルはRS232として標準化。1バイトデータをスタートビットとストップビットで挟む「フレーミング」を行う。RS232ではロジックHigh＝-1〜-25V、Low＝+3〜+25VとTTLロジック（0/5V）と電圧レベルが異なるため、電圧変換IC（代表的にMAX232）が必要。ArduinoはTTLと標準PCポートの互換機能を内蔵。