协议类接口 - UART

一、何为协议类接口？

双方约定信号的协议和满足时序要求。

二、UART如何传数据

通用异步收发器简称 UART，即“Universal Asynchronous Receiver Transmitter ”，它用来传输串行数据。

发送数据时， CPU 将并行数据写入 UART, UART 按照一定的格式在一根电线上串行发出；

接收数据时， UART 检测另 一根电线上的信号， 将串行收集放在缓冲区中， CPU 即可读取 UART 获得这些数据。

UART 之间以全双工方式传输数据， 最精简的连线方法只有要3 根电线就够了（串口中还有一些功能高级的线）： TxD 用于发送数据， RxD 用于接收数据， Gnd 一般为地线，用于给双方提供参考电平。实际上SoC还要经过电平转换（有的开发板上还有串口座），才能和串口线相连。这是由于UART 使用标准的 TTL/CMOS 逻辑电平 （0～5v、 0～3.3V、 0～2.SV或0～ 1.8V）来表 示数据， 高电平表示l， 低电平表示0。 为了增强数据的抗干扰能力、提高传输长度， 通常将 TTL/CMOS 逻辑电平转换为 RS-232 逻辑电平， 3～ 12V表示 0, -3～－12V 表示1 。

TxD、 RxD 数据线以 “位” 为最小单位传输数据。 帧（frame ）由具有完整意义的、 不可分割的若干位组成， 它包含开始位、 数据位、 校验位（需要的话〉和停止位。 发送数据之前， UART 之间要约定好数据的传输速率（即每位所占据的时间， 其倒数称为波特率）、数据的传 输格式（即有多少个数据位、 是否使用校验位、 是奇校验还是偶校验、 有多少个停止位）。

数据传输流程如下。

(1)平时数据线处于 “ 空闭 ” 状态（ 1状态）。
(2）当要发送数据时，UART改变TxD数据线的状态（变为0状态）并维持时间T，这样接收方检测到开始位后就会知道对方再过时间T后即将发送数据，T时间后就开始一位 一位地检测数据线的状态得到所传输的数据 。注意这个时间T是双方约定好的。

(3) UART一帧中可以有5、 6、 7或8位的数据， 发送方一位一位地改变数据线的 状态 将它们发送出去， 首先发送最低位。

(4）如果使用校验功能， UART在发送完数据位后， 还要发送1个校验位。 有两种校验方法： 奇校验 、 偶校验一一数据位连同校验位中，“1”的数目等于奇数或偶数。

(5）最后， 发送停止位， 数据线恢复到 “ 空闲 ” 状态（1状态〉。 停止位的长度有3种： 1位、 1.5位、 2位。

下图演示了UART使用7个数据位、 偶校验、2个停止位的格式传输字符 ‘ A'（二进制值为0b01000001）时， TTL/CMOS逻辑电平 、 RS-232逻辑电平对应的波形。

三、平常工作中如何设置这些协议？

开发板侧：设置SoC中的UART（也叫串口控制器）。这样想发送数据时，只要把想传输的数据写到里面的具体寄存器就可以了，它就会自动产生起始位，自动地根据数据位让数据线产生状态变化，传输完后再插一个停止位等将数据一位一位地传过去。这里在设置波特率地时候还需要根据给定地波特率，所选择始终源地频率，来根据芯片手册给的的公式进行计算。

PC机侧：在工具xshell、secureCRT中就可以设置，如停止位、波特率等。

上述双方设置一定要一致。