UART接口介绍

1. 简介

UART, Universal Asynchronous Receiver-Transmitter, 通用异步收发传输器

UART协议规定了通信双方所遵守的规定,属于数据链路层
RS232接口标准规定了电气特性、逻辑电平和各种信号线功能,属于物理层

2. RS232

RS232接口是PC机上串行接口标配,有DB9和DB25两种,通常为DB9

其接口定义如下

RS-232将设备分为
- 数据终端设备（DTE，Data Terminal Equipment, For example, PC）
- 数据通信设备（DCE，Data Communication Equipment）

DB9又有公头(针型)和母头(孔型)之分, PC上为公头

实际使用接口时，一般只要2，3，5，即收、发和地三根线，就能实现通信

3. UART

UART用一条传输线将数据一位位地顺序传送,以字符为传输单位
通信中两个字符间的时间间隔多少是不固定的, 然而在同一个字符中的两个相邻位间的时间间隔是固定的

数据传送速率用波特率来表示, 指单位时间内载波参数变化的次数, 或每秒钟传送的二进制位数
如每秒钟传送240个字符, 而每个字符包含10位(1个起始位, 1个停止位, 8个数据位), 这时的波特率为2400Bd

传输时序如下图

在UART中,信号线上共有两种状态, 分别用逻辑1(高电平)和逻辑0(低电平)来区分

在空闲时, 数据线应该保持在逻辑高电平状态

其中各位的意义如下
起始位(Start Bit):  先发出一个逻辑0信号, 表示传输字符的开始
数据位(Data Bits): 可以是5~8位逻辑0或1. 如ASCII码(7位), 扩展BCD码(8位)小端传输
校验位(Parity Bit):  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)
停止位(Stop Bit):   它是一个字符数据的结束标志. 可以是1位、1.5位、2位的高电平
空闲位:  处于逻辑1状态, 表示当前线路上没有资料传送

UART有如下流控方式
- 软件流控: XON/XOFF
- 硬件流控: RTS/CTS

实际使用串口过程中最常用的设置如下
- 波特率: 115200
- 校验位: 无
- 数据位: 8
- 停止位: 1
- 流控:   无

4. 外设连接

PC与嵌入式设备的连接需要一个电平转换器(MAX232/MAX3232),
具体即嵌入式设备将UART口引出为RS-232 Connector(4口,TX、RX、GND、VCC)
RS232 Connector通过杜邦线连接MAX232
MAX232则通过RS232接口/USB与PC的COM口/USB口相连

tip: 若使用PC的USB接口做串口需要专门的驱动

下图是SOC与外围设备之间的常用UART连接方式

资料:

<Serial Port Basics>
<UART Tutorial for Robotics>
<A tutorial on the RS-232 standard>