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學會了單片機的UART，就學會了通信

時間：2021-11-16 14:36:13

關鍵字： UART 通信

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[導讀]UART(英文全稱：UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)是一種異步全雙工串行通信協議，由Tx和Rx兩根數據線組成，因為沒有參考時鐘信號，所以通信的雙方必須約定串口波特率、數據位寬、奇偶校驗位、停止位等配置參數，從而按照相同的速率進行...

UART(英文全稱：Universal Asynchronous Receiver / Transmitter)是一種異步全雙工串行通信協議，由Tx和Rx兩根數據線組成，因為沒有參考時鐘信號，所以通信的雙方必須約定串口波特率、數據位寬、奇偶校驗位、停止位等配置參數，從而按照相同的速率進行通信。
異步通信以一個字符為傳輸單位，通信中兩個字符間的時間間隔多少是不固定的，然而在同一個字符中的兩個相鄰位間的時間間隔是固定的。當波特率為9600bps時，傳輸一個bit的時間間隔大約為104.16us；波特率為115200bps時，傳輸一個bit的時間間隔大約為8us。

數據傳送速率用波特率來表示，即每秒鐘傳送的二進制位數。例如數據傳送速率為120字符/秒，而每一個字符為10位（1個起始位，7個數據位，1個校驗位，1個結束位），則其傳送的波特率為10×120＝1200字符/秒＝1200波特。

數據通信時序圖：

其中各位的意義如下：
起始位：先發(fā)出一個邏輯”0”信號，表示傳輸字符的開始；
數據位：可以是5~8位邏輯”0”或”1”；如ASCII碼（7位），擴展BCD碼（8位）；小端傳輸，即LSB先發(fā)，MSB后發(fā)；
校驗位：數據位加上這一位后，使得“1”的位數應為偶數(偶校驗)或奇數(奇校驗)；
停止位：它是一個字符數據的結束標志?？梢允?位、1.5位、2位的高電平（用于雙方同步，停止位時間間隔越長，容錯能力越強）；
空閑位：處于邏輯“1”狀態(tài)，表示當前線路上沒有數據傳送；
注：異步通信是按字符傳輸的，接收設備在收到起始信號之后只要在一個字符的傳輸時間內能和發(fā)送設備保持同步就能正確接收。下一個字符起始位的到來又使同步重新校準（依靠檢測起始位來實現發(fā)送與接收方的時鐘自同步的)。

（起始位和停止位）

（數據位）

（傳輸“A”）

上圖是uart協議傳輸一個”A”字符通過示波器的uart解碼而得到的波形示意圖。下面，根據此圖來介紹一下uart的一些基本參數。
波特率：此參數容易和比特率混淆，其實他們是由區(qū)別的。但是我認為uart中的波特率就可以認為是比特率，即每秒傳輸的位數(bit)。一般選波特率都會有9600,19200,115200等選項。其實意思就是每秒傳輸這么多個比特位數(bit)。
起始位:先發(fā)出一個邏輯”0”的信號，表示傳輸數據的開始。
數據位:可以選擇的值有5,6,7,8這四個值，可以傳輸這么多個值為0或者1的bit位。這個參數最好為8，因為如果此值為其他的值時當你傳輸的是ASCII值時一般解析肯定會出問題。理由很簡單，一個ASCII字符值為8位，如果一幀的數據位為7，那么還有一位就是不確定的值，這樣就會出錯。
校驗位：數據位加上這一位后，使得“1”的位數應為偶數(偶校驗)或奇數(奇校驗)，以此來校驗數據傳送的正確性。就比如傳輸“A”(01000001)為例。

當為奇數校驗：”A”字符的8個bit位中有兩個1，那么奇偶校驗位為1才能滿足1的個數為奇數(奇校驗)。
當為偶數校驗：”A”字符的8個bit位中有兩個1，那么奇偶校驗位為0才能滿足1的個數為偶數(偶校驗)。

此位還可以去除，即不需要奇偶校驗位。

停止位：它是一幀數據的結束標志?？梢允?bit、1.5bit、2bit的空閑電平?？赡艽蠹視X得很奇怪，怎么會有1.5位~沒錯，確實有的。所以我在生產此uart信號時用兩個波形點來表示一個bit，這個可以不必深究。
空閑位：沒有數據傳輸時線路上的電平狀態(tài)，為邏輯1。
傳輸方向：即數據是從高位(MSB)開始傳輸還是從低位(LSB)開始傳輸。比如傳輸“A”如果是MSB，那么就是01000001；如果是LSB，那么就是10000010。
uart傳輸數據的順序就是：剛開始傳輸一個起始位，接著傳輸數據位，接著傳輸校驗位(可不需要此位)，最后傳輸停止位。這樣一幀的數據就傳輸完了。接下來接著像這樣一直傳送。在這里還要說一個參數。
幀間隔:即傳送數據的幀與幀之間的間隔大小，可以以位為計量也可以用時間(知道波特率那么位數和時間可以換算)。比如傳送”A”完后，這為一幀數據，再傳”B”，那么A與B之間的間隔即為幀間隔。