UART 介绍

串行接口 UART介绍

UART，即通用异步收发器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），是最常用的设备间通信协议之一。本文将UART用作硬件通信协议应遵循的标准步骤进行说明。

正确配置后，UART可以配合许多不同类型的涉及发送和接收串行数据的串行协议工作。在串行通信中，数据通过单条线路或导线逐位传输。在双向通信中，我们使用两根导线来进行连续的串行数据传输。根据应用和系统要求，串行通信需要的电路和导线较少，可降低实现成本。

本文将讨论使用UART的基本原则，重点是数据包传输、标准帧协议和定制帧协议；定制帧协议将是安全合规性方面的增值特性，尤其是在代码开发期间。在产品开发过程中，本文档还旨在分享一些基本步骤，以检查数据表的实际使用。

内容：

术语：

缩略语	描述
UART	Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
RX	Receiver 端口
TX	Transmitter 端口

UART是一种异步通信协议，没有时钟信号来进行数据的同步。因此只能以约定的速率进行数据传输。 UART也是一种单主机单从机的串口协议，如 图 1-1 所示，RX和TX直接连接。

在进行数据传输之前，UART发送器将并行数据转换为串行格式然后再发送到UART接收器，UART接收器接收到串行数据再转换到并行格式。

对于UART和大多数串行通信，发送和接收都要将波特率设置为相同的值。常用的值为：

允许的波特率差异最大值一般为10%，超过这个差异，数据的接收和发送就会错位，导致传输错误。

在UART中，传输模式为数据包传输，如 表 2-1 所示，在一个数据包中，不仅包含要传输的数据，还包含了起始位、奇偶校验位、停止位。要求如下：

起始位：
空闲状态时，uart数据线保持高电平。若要开始传输，发送端uart将TX从高电平拉低到低电平一位时间表示传输的开始。接收端接收到RX从高电平到低电平的变化，便开始以设置好的的波特率速度开始读取RX接下来的数据帧。
数据帧：
数据帧包含要传输的数据，如果使用校验位，数据帧的长度可以是5-8位。如果不使用校验位，数据帧的长度可以是5-9位。在大多数情况下，数据以LSB优先的方式发送。
校验位：
通过校验位来判断传输期间是否有数据发生改变。电磁辐射、不一致的波特率或长距离的传输都有可能改变数据位。可使用的校验方式：
- 奇校验：数据帧和校验位中高电平位总是奇数个。如果数据帧高电平位是奇数个，则校验位设置为0；如果数据帧高电平位是偶数个，则校验位设置为1。
- 偶校验：数据帧和校验位中高电平位总是偶数个。如果数据帧高电平位是偶数个，则校验位设置为0；如果数据帧高电平位是奇数个，则校验位设置为1。
停止位：
为了表示数据包结束，发送UART将数据传输线从低电压驱动到高电压并保持1到2位时间。

表 2-1 UART数据包

起始位	数据帧	校验位	停止位
1 bit（0）	5-9 bits	1 bit（1/0）	1bit（1）