UART串口协议_uart协议 英文原版

注：本文主要介绍3针串口

什么是UART

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    UART的英文全称是“Universal Asynchronous Receiver/Transmitter”，其中“U”表示通用，而“ART”表示异步收发器。因此，UART是一种通用的异步收发器。UART是一种通信协议，用于在数字电路中进行串行通信。串行通信是指数据逐位地传输，而不是一次传输一个字节或一个字。

UART协议编码格式

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• 空闲状态：数据线TX,RX始终为高电平；

• 开始位：始终为逻辑0，用于指示一个新的字节的开始；

• 数据位：通常是8位，用于存储要传输的数据。每个数据位可以是0或1；

• 校验位：可选，验证数据的正确性。如果使用奇偶校验，那么UART将在数据位后面添加一个奇偶校验位，其值可以是0或1，以使得字节中1的数量为偶数或奇数，为偶数则是偶校验，否则为奇校验。如果数据传输过程中发生了错误，那么接收端可以通过奇偶校验位来检测错误，并进行纠正。

• 停止位：始终为逻辑1，用于指示一个字节的结束。通常有1个或2个停止位。

UART协议

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  UART协议的编码格式是异步串行通信，也称为UART异步串行通信。在UART异步串行通信中，数据以字节为单位进行传输，并且每个字节都是由一个起始位、一个或多个数据位、一个可选的奇偶校验位和一个或多个停止位组成。UART通过控制信号的起始位、数据位、奇偶校验位和停止位参数来确保数据的可靠传输。

起始位 + 数据位 + 奇偶校验位 + 停止位

发送数据过程：

1. 发送端将数据写入UART的发送缓冲区，等待发送。

2. 发送端将发送端口（TX）拉低，表示开始发送数据。

3. 发送端根据UART协议的编码格式，将数据按照起始位、数据位、奇偶校验位和停止位的顺序一位一位地发送出去。

4. 发送端等待数据发送完毕，并将发送端口（TX）拉高，表示数据发送结束。

5. 如果需要发送多个字节的数据，那么重复上述过程，直到所有数据都发送完毕。

接收数据过程：

1. 等待起始位：当接收端检测到数据线上的电平由高变低时，表示一个新的字节开始了，接收端开始等待起始位的到来。

2. 接收数据位：当接收端检测到起始位后，它会开始接收数据位，一位一位地接收。接收端在每个数据位的中间时刻采样数据线上的电平，来确定数据位的值是0还是1。

3. 接收奇偶校验位（可选）：如果发送端在发送数据时设置了奇偶校验位，那么接收端也需要接收奇偶校验位。接收端会在数据位结束后，等待一段时间，接收奇偶校验位。如果奇偶校验位的值与数据位中1的数量不符，那么接收端将判断这个字节为错误数据。

4. 接收停止位：当接收端接收完数据位和奇偶校验位（如果有的话），它会等待停止位的到来，以标志这个字节的结束。接收端检测到停止位的到来后，它就会认为这个字节的接收已经完成。

5. 存储数据：当接收端完成了一次数据接收之后，它会将接收到的数据存储在一个缓冲区中，等待被读取或处理。

UART电路结构图：

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    UART电路包括三个主要的电路模块：波特率发生器、发送模块和接收模块。每个模块都有自己的逻辑和寄存器，用于执行特定的功能。

    波特率发生器用于生成UART通信中的时钟信号。它通常由一个计数器和逻辑门组成。计数器用于计算时钟信号的周期，并将结果发送给逻辑门。逻辑门用于将计数器输出与外部时钟信号同步，并生成每个数据位之间的时间间隔。

    发送模块主要将并行数据转换为串行数据。接收模块将接收到的串行数据转换为并行数据。

UART特性：

1. 波特率（Baud Rate）：这是UART通信的传输速率，表示每秒传输的位数。发送和接收设备必须以相同的波特率进行通信，否则数据将无法正确解释。通常使用的波特率是9600、19200、38400和115200。

2. 奇偶校验位（Parity Bit）：在偶校验下，校验位被设置为使整个数据（包括校验位）中1的个数为偶数的值，而在奇校验下，校验位被设置为使整个数据（包括校验位）中1的个数为奇数的值。因此：

在偶校验下，如果数据位中1的数量是奇数，那么校验位被设置为1，否则被设置为0。

在奇校验下，如果数据位中1的数量是奇数，那么校验位被设置为0，否则被设置为1。

UART使用注意事项：

1. 发送和接收设备必须以相同的波特率进行通信。

2. uart没有流控，主要用作输出输入字符，不建议做通信，连续数据传输容易出错，三针串口普遍用于设备调试。相比九针串口有流控功能，所以九针串口通常用于连接需要高速传输和流控功能的设备，例如调制解调器和终端。

3. 不要在传输期间断开连接或移动设备，否则可能会导致数据错误或数据丢失。

4. 当使用UART与其他设备通信时，两设备之间的UART接口电平保证相同，确保数据的正确传输。