简单描述UART通信协议

UART通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通常称作UART，是一种异步收发传输器，是电脑硬件的一部分。它将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片，UART通常被集成于其他通讯接口的连结上。

具体实物表现为独立的模块化芯片，或作为集成于微处理器中的周边设备。一般是RS-232C规格的，与类似Maxim的MAX232之类的标准信号幅度变换芯片进行搭配，作为连接外部设备的接口。在UART上追加同步方式的序列信号变换电路的产品，被称为USART（Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter）。

UART定义

UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用于主机与辅助设备通信，如汽车音响与外接AP之间的通信，与PC机通信包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。

UART功能

计算机内部采用并行数据，不能直接把数据发到Modem，必须经过UART整理才能进行异步传输，其过程为：CPU先把准备写入串行设备的数据放到UART的寄存器（临时内存块）中，再通过FIFO（First Input First Output，先入先出队列）传送到串行设备，若是没有FIFO，信息将变得杂乱无章，不可能传送到Modem。

UART通信协议

通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通常称作UART。UART通信在工作中相当常见，项目中需要生成uart信号，在博客中记录下。uart是异步通信，因为它只有一根线就可以数据的通信。不像SPI，I2C等同步传输信号。所以串口的传输速度和其它协议的速度相比是比较慢的。下面具体讲解一些uart协议以及是如何通信的。

图-1

图-2

上图是uart协议传输一个”A”字符通过示波器的uart解码而得到的波形示意图。根据此图来介绍一下uart的一些基本参数。

波特率：此参数容易和比特率混淆，其实他们是由区别的。具体可以百度更清楚。但是我认为uart中的波特率就可以认为是比特率，即每秒传输的位数（bit）。一般选波特率都会有9600，19200，115200等选项。其实意思就是每秒传输这么多个比特位数（bit）。

起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输数据的开始。

数据位：可以选择的值有5，6，7，8这四个值，可以传输这么多个值为0或者1的bit位。这个参数最好为8，因为如果此值为其他的值时当你传输的是ASCII值时一般解析肯定会出问题。理由很简单，一个ASCII字符值为8位，如果一帧的数据位为7，那么还有一位就是不确定的值，这样就会出错。

校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以此来校验数据传送的正确性。就比如传输“A”（01000001）为例。

1、当为奇数校验：”A”字符的8个bit位中有两个1，那么奇偶校验位为1才能满足1的个数为奇数（奇校验）。图-1的波形就是这种情况。

2、当为偶数校验：”A”字符的8个bit位中有两个1，那么奇偶校验位为0才能满足1的个数为偶数（偶校验）。

此位还可以去除，即不需要奇偶校验位。

停止位：它是一帧数据的结束标志。可以是1bit、1.5bit、2bit的空闲电平。可能大家会觉得很奇怪，怎么会有1.5位~没错，确实有的。所以我在生产此uart信号时用两个波形点来表示一个bit。这个可以不必深究。。。

空闲位：没有数据传输时线路上的电平状态。为逻辑1。

传输方向：即数据是从高位（MSB）开始传输还是从低位（LSB）开始传输。比如传输“A”如果是MSB那么就是01000001（如图-2），如果是LSB那么就是10000010（如下图的图-4）

uart传输数据的顺序就是：刚开始传输一个起始位，接着传输数据位，接着传输校验位（可不需要此位），最后传输停止位。这样一帧的数据就传输完了。接下来接着像这样一直传送。在这里还要说一个参数。

帧间隔：即传送数据的帧与帧之间的间隔大小，可以以位为计量也可以用时间（知道波特率那么位数和时间可以换算）。比如传送”A”完后，这为一帧数据，再传”B”，那么A与B之间的间隔即为帧间隔。

图-3

图-4

上两图和下两图传送的数据和波特率都是一样的，但是有几个参数是故意设置反了从而形成对比。有助于更深入的理解UART。