UART串口通讯协议

一、UART定义

UART 通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通常称作UART，是一种通用的串行异步全双工数据收发传输器（总线）。

二、UART作用

UART的作用是：把“要传输的数据”在串行通信与并行通信之间转换。在嵌入式领域，作为把并行信号转成串行信号的硬件设备，UART通常被集成于MCU内部。

三、UART与USART

          UART：universal asynchronous receiver and transmitter  通用异步收/发器，即串行异步全双工收发器。
          USART:universal synchronous asynchronous receiver and transmitter 通用同步/异步收/发器，即串行异步/同步全双工收发器。

从名字上可以看出，USART在UART基础上增加了同步功能，即USART是UART的增强型。其实当我们使用USART在异步通信的时候，它与UART没有什么区别，但是用在同步通信的时候，区别就很明显了。大家都知道同步通信需要时钟来触发数据传输，也就是说USART相对UART的区别之一就是能提供主动时钟。

UART管脚定义：TX、RX、GND； USART管脚定义：TX、RX、GND、SCLK。

四、UART通信协议

1、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）。

　　2、起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输数据的开始。

　　3、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。

　　4、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）。

　                      （3）、此位还可以去除，即不需要奇偶校验位。

　　5、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。。。

　　6、空闲位：没有数据传输时线路上的电平状态。为逻辑1。

　　7、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）

　　8、uart传输数据顺序：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。

　　9、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-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。

　　

　　

　　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。