uart协议_UART协议简介

1UART

UART是异步串口通信协议,英文全称是Universal Asynchronous Receiver /Transmitter 即通用异步收发传输器，它不像SPI和I2C这样的通信协议，但在SOC中也是一种比较常用的IP。它最大的优点是仅用两根线进行通信，支持全双工，也就是一根线utx用于发送数据，另一根线用于接收数据。两个uart通信如下图所示：

其中发送UART可能来自控制设备(如CPU)的并行数据转换为串行形式，以串行方式将其发送到接收UART，然后由接收UART将串行数据转换回并行数据以用于接收设备。数据从发送UART的Tx引脚流到接收UART的Rx引脚。

2UART工作原理

UART是异步通信，这也就代表着没有时钟信号进行数据的采样同步，因此UART发送侧需要将开始和停止位添加到正在传输的数据包中，这些位定义了数据包的开始和结束，因此接收UART知道何时开始读取这些位。当接收UART检测到起始位时，它将开始以称为波特率的特定频率读取输入位。波特率是数据传输速度的度量，以每秒比特数(bps)表示。两个UART必须以大约相同的波特率工作。发送和接收UART之间的波特率只能相差约10％。还必须将两个UART配置为发送和接收相同的数据包结构。

3UART是如何工作的

其他设备(例如CPU，内存或微控制器)通过数据总线将数据发送到UART。即UART 发送侧首先从数据总线接收数据。

数据以并行形式从数据总线传输到发送UART。发送UART从数据总线获取并行数据后，它将添加起始位，奇偶校验位和停止位，以创建数据包。

数据包在Tx引脚上逐位串行输出，接收UART在其Rx引脚上逐位读取数据包。

然后，接收UART将数据转换回并行形式，并删除起始位，奇偶校验位和停止位。

接收UART将数据包并行传输到接收端的数据总线

4UART帧结构

UART传输的数据被组织成数据包。每个数据包包含1个起始位，5至9个数据位(取决于UART)，一个可选的奇偶校验位以及1个/1.5个或2个停止位。

起始位

UART数据传输线通常在不传输数据时保持在高电压电平。为了开始数据传输，发送UART在一个时钟周期内将传输线从高电平拉低到低电平。当接收UART检测到高电压到低电压转换时，它开始以波特率的频率读取数据帧中的位。

数据位

数据帧包含正在传输的实际数据。如果使用奇偶校验位，则可以是5位，最多8位。如果不使用奇偶校验位，则数据帧的长度可以为9位。在大多数情况下，数据首先以最低有效位发送。

校验位

接收方用于数据完整性和正确性检验。该位为可选项，可配置为奇校验/偶校验/无校验/校验位始终是1/校验位始终是0选项。

停止位

为了向数据包的结尾发出信号，发送UART在至少两个位持续时间内将数据传输线从低电平驱动到高电平。

5UART优缺点

优点

数据仅使用两根线
无需时钟信号
具有奇偶校验位以允许进行错误检查
发送接收协议简单

缺点

数据帧的大小最大为9位
传输速度较慢
每个UART的波特率必须在彼此的10％之内