目錄

UART 通信簡介

UART工作原理

起始位

數據幀

奇偶校驗位

停止位

UART 傳輸的步驟

UART的優缺點

優點

缺點

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UART 通信簡介

UART即通用異步收發器，是一種通用的串行、異步通信總線，該總線有兩條數據線，可以實現全雙工的發送和接收，在嵌入式系統中常用于主機與輔助設備之間的通信。在UART通信中，兩個UART直接相互通信。發送UART將來自控制設備（如CPU）的并行數據轉換為串行形式，將其串行傳輸到接收UART，然后UART將串行數據轉換回接收設備的并行數據。在兩個UART之間傳輸數據只需要兩根線。數據從發送 UART 的 Tx 引腳流向接收 UART 的 Rx 引腳：

UART異步傳輸數據，這意味著沒有時鐘信號將發送UART的位輸出同步到接收UART的位采樣。發送UART不是時鐘信號，而是將開始位和停止位添加到正在傳輸的數據包中。這些位定義了數據包的開始和結束，因此接收UART知道何時開始讀取位。

當接收UART檢測到起始位時，它開始以稱為波特率的特定頻率讀取傳入位。波特率是數據傳輸速度的度量，以每秒比特數（bps）表示。?兩個 UART 必須以大約相同的波特率運行。在位的時序偏離太遠之前，發送和接收 UART 之間的波特率只能相差約 10%。還必須將兩個 UART 配置為傳輸和接收相同的數據包結構。

需要的線數	2
最大速率	最大可達10Mb/s
同步或異步	異步
串行或并行	串行
主機的最大個數	1
從機的最大個數	1

UART工作原理

將要傳輸數據的UART從數據總線接收數據。數據總線用于通過另一個設備（如CPU，內存或微控制器）將數據發送到UART。數據以并行形式從數據總線傳輸到傳輸UART。在發送UART從數據總線獲取并行數據后，它會添加一個起始位、一個奇偶校驗位和一個停止位，從而創建數據包。接下來，數據包在Tx引腳上逐位串行輸出。接收UART在其Rx引腳上逐位讀取數據包。然后，接收的UART將數據轉換回并行形式，并刪除起始位、奇偶校驗位和停止位。最后，接收UART將數據包并行傳輸到接收端的數據總線：

UART傳輸的數據被組織成數據包。每個數據包包含 1 個起始位、5 到 9 個數據位（取決于 UART）、一個可選的奇偶校驗位以及 1 個或 2 個停止位：

起始位

UART數據傳輸線在不傳輸數據也就是處于空閑時通常保持在高電平。為了開始數據傳輸，發送UART將傳輸線從高電平拉到低電平一個時鐘周期。當接收UART檢測到從高到低的電壓轉換時，它開始以波特率的頻率讀取數據幀中的位。

數據幀

數據框包含正在傳輸的實際數據。如果使用奇偶校驗位，則長度可以是 5 位到 8 位。如果未使用奇偶校驗位，則數據幀的長度可以為 5 位到 9 位。在大多數情況下，數據從數據幀中的最低位開始發送。

奇偶校驗位

奇偶校驗位的目的是檢查數據幀在發送到接收有沒有發生數據錯誤，奇偶校驗描述數字的偶數或奇數。奇偶校驗位是接收UART的一種方式，用于判斷在傳輸過程中是否有數據發生了變化。接收的UART讀取數據幀后，它會計算值為1的位數，并檢查總數是偶數還是奇數。如果奇偶校驗位為 0（偶數奇偶校驗），則數據幀中的 1 位應加起來為偶數。如果奇偶校驗位為 1（奇數奇偶校驗），則數據幀中的 1 位應加起來為奇數。當奇偶校驗位與數據匹配時，UART 知道傳輸沒有錯誤。但是，如果奇偶校驗位為 0，并且總數為奇數;或者奇偶校驗位是1，而總數是偶數，UART知道數據幀中的位已經改變。

停止位

為了發出數據包結束的信號，發送UART將數據傳輸線從低電平轉換到高電平至少要持續兩個位的時間。

UART 傳輸的步驟

1. 發送UART從數據總線并行接收數據：

2. 發送 UART 將起始位、偶校驗位和停止位添加到數據幀中：

3. 整個數據包從發送 UART 以串行方式發送到接收 UART。接收UART以預配置的波特率對數據線進行采樣：

4. 接收 UART 從數據幀中丟棄起始位、奇偶校驗位和停止位：

5. 接收UART將串行數據轉換回并行，并將其傳輸到接收端的數據總線：

UART的優缺點

沒有一個通信協議是完美的，但UART非常擅長它所做的事情。以下是一些優缺點：

優點

• 僅使用兩根線
• 無需時鐘信號
• 具有奇偶校驗位以便檢查數據是否有誤
• 數據包的結構可以更改，只需在兩端添加必要的位

缺點

• 數據幀的大小限制為最大9位
• 不支持多個主機或者從機
• 每個UART的波特率必須在彼此的10%以內

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【总线】一文看懂 UART 通信协议的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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