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概述 UART全稱(chēng)是Universal Asynchronous Receiver/Transmitter。中文意思是通用異步接收/發(fā)送裝置?；蛲ㄓ卯惒浇邮掌?發(fā)射器是最常用的設(shè)備到設(shè)備通信協(xié)議之一。本文介紹如何按照標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程將 UART 用作硬件通信協(xié)議。

正確配置后，UART可以使用許多不同類(lèi)型的串行協(xié)議，這些協(xié)議涉及發(fā)送和接收串行數(shù)據(jù)。在串行通信中，數(shù)據(jù)使用單線或電線逐位傳輸。在雙向通信中，我們使用兩條線進(jìn)行成功的串行數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)應(yīng)用和系統(tǒng)要求，串行通信需要較少的電路和電線，從而降低了實(shí)施成本。

在本文中，我們將討論使用 UART 時(shí)的基本原則，重點(diǎn)是數(shù)據(jù)包傳輸、標(biāo)準(zhǔn)幀協(xié)議和自定義幀協(xié)議，這些協(xié)議在實(shí)現(xiàn)時(shí)（尤其是在代碼開(kāi)發(fā)期間）是安全合規(guī)性的增值功能。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，本文檔還旨在分享在檢查數(shù)據(jù)手冊(cè)的實(shí)際使用情況時(shí)的一些基本步驟。
在文章的最后，目標(biāo)是更好地理解和遵守UART標(biāo)準(zhǔn)，以最大限度地提高功能和應(yīng)用，特別是在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)。
“溝通最大的問(wèn)題，在于以為溝通已經(jīng)發(fā)生。"——蕭伯納 通信協(xié)議在組織設(shè)備之間的通信方面起著重要作用。它根據(jù)系統(tǒng)要求以不同的方式設(shè)計(jì)，并且這些協(xié)議具有設(shè)備之間商定的特定規(guī)則以實(shí)現(xiàn)成功的通信。

嵌入式系統(tǒng)、微控制器和計(jì)算機(jī)大多使用UART作為設(shè)備到設(shè)備硬件通信協(xié)議的一種形式。在可用的通信協(xié)議中，UART僅使用兩根電線作為其發(fā)送端和接收端。

盡管它是一種廣泛使用的硬件通信協(xié)議方法，但它并沒(méi)有一直完全優(yōu)化。在微控制器內(nèi)部使用UART模塊時(shí)，通常會(huì)忽略幀協(xié)議的正確實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)定義，UART是一種硬件通信協(xié)議，它使用具有可配置速度的異步串行通信。異步意味著沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)來(lái)同步從發(fā)送設(shè)備到接收端的輸出位。
接口

圖1.兩個(gè)UART直接相互通信。

每個(gè)UART設(shè)備的兩個(gè)信號(hào)被命名為：

發(fā)射器（發(fā)射）

接收器（接收）

每個(gè)設(shè)備的發(fā)射器和接收器線的主要目的是發(fā)送和接收用于串行通信的串行數(shù)據(jù)。

帶數(shù)據(jù)總線的UART。

發(fā)送UART連接到以并行形式發(fā)送數(shù)據(jù)的控制數(shù)據(jù)總線。由此，數(shù)據(jù)現(xiàn)在將在傳輸線（線）上串行地一點(diǎn)一點(diǎn)地傳輸?shù)浇邮誙ART。反過(guò)來(lái)，這將把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為接收設(shè)備的并行數(shù)據(jù)。
UART線路用作向另一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的通信介質(zhì)。請(qǐng)注意，UART設(shè)備具有專(zhuān)用于發(fā)送或接收的發(fā)送和接收引腳。
對(duì)于UART和大多數(shù)串行通信，需要在發(fā)送和接收設(shè)備上設(shè)置相同的波特率。波特率是信息傳輸?shù)酵ㄐ磐ǖ赖乃俾省Ｔ诖卸丝谏舷挛闹?，設(shè)置的波特率將用作每秒要傳輸?shù)淖畲笪粩?shù)。
表1總結(jié)了我們必須了解的有關(guān)UART的知識(shí)。
表 1.UART摘要

電線 2

速度 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800, 921600, 1000000, 1500000

傳輸方法 異步

最大母版數(shù)量 1

最大從屬數(shù)量 1

UART接口不使用時(shí)鐘信號(hào)來(lái)同步發(fā)射器和接收器設(shè)備;它異步傳輸數(shù)據(jù)。發(fā)射器不是時(shí)鐘信號(hào)，而是基于其時(shí)鐘信號(hào)生成比特流，而接收器則使用其內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)對(duì)傳入數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣。通過(guò)在兩個(gè)設(shè)備上具有相同的波特率來(lái)管理同步點(diǎn)。否則可能會(huì)影響發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的時(shí)間，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理過(guò)程中出現(xiàn)差異。波特率的允許差異高達(dá)10%，在位的時(shí)序偏離太遠(yuǎn)之前。
數(shù)據(jù)傳輸 在UART中，傳輸模式是數(shù)據(jù)包的形式。連接發(fā)射器和接收器的部分包括創(chuàng)建串行數(shù)據(jù)包并控制這些物理硬件線路。數(shù)據(jù)包由起始位、數(shù)據(jù)幀、奇偶校驗(yàn)位和停止位組成。
圖3.UART 數(shù)據(jù)包。 起始位