Wenn Zeichen, z.B. ASCII, übertragen werden, bedeutet eine serielle Übertragung, daß die einzelnen Bits des Zeichens bitseriell über einen Datenkanal gesendet werden. Werden ganze Bytes von Zeichen parallel über 8 Leitungen übertragen, die Zeichen aber hintereinander gesendet, spricht man von einer byteseriellen Übertragung. Die byteserielle Übertragung ist ein Spezialfall von serieller und paralleler Übertragung; sie wird beim IEC-Bus (siehe Abschnitt 8.4) angewandt.
Die serielle Übertragung ist weit verbreitet, da man im Prinzip nur ein Leitungspaar (Signal- und Rück- oder Masseleitung) benötigt, denn es wird jeweils nur ein Datenbit zur Zeit übertragen. Große Entfernungen lassen sich somit kostengünstig überbrücken, wogegen sich bei paralleler Übertragung die Kosten für das Kabel mit jedem weiteren Datenkanal erhöhen. Da die einzelnen Bits nacheinander über die Leitung geschickt werden, ist die serielle Übertragung relativ langsam.
Serielles Datenformat: Die Interpretation der empfangenen Daten stellt ein weiteres Problem der Datenkommunikation dar. Um die Zeichen korrekt zu empfangen und zu interpretieren, entstanden Synchronisationsverfahren zur zeitlichen Abstimmung, die auf einem bestimmten Datenformat basieren. Das Datenformat gibt die Form an, in der Zeichen gesendet werden. Es gibt das asynchrone und das synchrone Datenformat. Die Daten werden auf der Leitung durch einen definierten gültigen Spannungswert (Pegel) festgelegt, dessen Zeitdauer die Übertragungsgeschwindigkeit bestimmt. Diese muß auf Empfänger- und Senderseite gleich sein.
Asynchrones Datenformat: Dabei wird ein Zeichen, das übertragen werden soll, in ein Startbit und ein bis zwei Stopbits eingebettet. Das Startbit gibt den Beginn eines Zeichens an; die Stopbits geben das Ende eines Zeichens an, und geben dem Empfänger die Möglichkeit, sich auf das nächste Zeichen einzustellen. Dieses Format unterstützt das zeichenweise Senden (siehe auch Abschnitt 8.3).
Synchrones Datenformat: Dieses Format faßt mehrere Zeichen zu einem Block zusammen. Ein Block beginnt immer mit einem Synchronisationsbyte und endet mit einem speziellen Endezeichen. Die einzelnen Bytes werden ohne weitere Kennung übertragen. Zur Synchronisation wird parallel zum Block ein Takt gesendet, der ein Zeitraster vorgibt, das die Daten als gültig identifiziert.
Steuerung der Datenübertragung: Neben der Synchronisation der Übertragung von Zeichen sind auch Protokolle notwendig, die den Zustand und den Ablauf des Übertragungsvorgangs steuern. Die Protokolle starten und beenden eine Übertragung, legen die Richtung fest und geben Fehler bekannt. Für ein Übertragungsprotokoll sind Steuerzeichen notwendig.
ASCII-Steuerzeichen: Bestimmte Zeichen des ASCII werden in Übertragungsprotokollen benutzt. Die Steuerzeichen des ASCII-Zeichensatzes lassen sich in folgende Klassen aufteilen:
Handshake-Verfahren: Zur Kontrolle der Datenübertragung zwischen zwei Geräten setzt man Handshake-Verfahren ein. Der Hauptgrund für solche Handshakes ist die oft unterschiedliche Verarbeitungsgeschwindigkeit von z.B. Rechner und Endgerät. Damit können sich die Geräte gegenseitig Bereitschaft zum Datenaustausch signalisieren.