介紹UART

最早的串行通訊設備可以追溯到電報機，它使用長度可變的脈沖信號進行數據傳輸。要說早期的芯片級UART，不得不提一下DEC，該公司的PDP系列計算機用上了第一個UART。當時的UART的線路占據了整個電路板，體積巨大！可以聯想一下早期計算機的樣子，如下圖。

如今PC機上的串口早已被USB取代，對RS-232（也稱標準串口）有需求的用戶通常使用USB轉串口線，這里常見的有CH340串口驅動程序。在UART通信中，兩個UART直接通信。

發(fā)送端的UART將來自控制設備（如CPU）的并行數據轉換為串行數據，以串行方式將其發(fā)送到接收端的UART，然后由接收端的UART將串行數據轉換為并行數據以用于接收設備的正常處理。這里只需要兩條線RX/TX即可在兩個UART之間傳輸數據，如下圖所示。

UART傳輸的數據被封裝成數據包。每個數據包包含1個起始位，5~9個數據位（取決于UART的具體設置），一個可選的奇偶校驗位以及1個或2個停止位，如下圖所示。

起始位

UART數據傳輸線通常在不傳輸數據時保持在高電平。為了開始數據傳輸，發(fā)送端UART在一個時鐘周期內將傳輸線從高電平拉低到低電平。當接收端UART檢測到高電壓到低電壓轉換時，它開始以波特率的頻率讀取數據位中的每一位數據。

數據

數據位包含正在傳輸的實際數據。如果使用奇偶校驗位，則可以是5位，最多8位。如果不使用奇偶校驗位，則數據幀的長度可以為9位。在大多數情況下，數據首先以低有效位發(fā)送。

校驗位

在串口通信中一種簡單的檢錯方式。有四種檢錯方式：

偶校驗

奇校驗

高校驗

低校驗

對于偶和奇校驗的情況，串口會設置校驗位（數據位后面的一位），用一個值確保傳輸的數據有偶個或者奇?zhèn)€邏輯高位。

停止位

發(fā)送端UART將數據傳輸線從低電壓驅動到高電壓至少持續(xù)兩位數據的時間寬度來表示整個數據包的傳輸已經結束。由于數據是在傳輸線上定時的，并且每一個設備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設備間出現了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸的結束，并且提供計算機校正時鐘同步的機會。適用于停止位的位數越多，不同時鐘同步的容錯性越好，但是數據傳輸率同時也越慢。

波特率

波特率是串口數據的傳輸速度，即Bit/s，常見的波特率比如：9600，19200，38400，57600，115200等。假設目前UART的配置為，1個起始位，8個數據位，0個校驗位，1個停止位，那么9600的波特率，可以計算出每一位數據的時間寬度為：

那么傳輸一個字節(jié)（也就是10 bit 數據）需要的時間為 1.04 毫秒。

UART傳輸過程

①發(fā)送端UART從數據總線轉換并行數據。

②發(fā)送端UART將起始位，奇偶校驗位和停止位添加到數據包中，示意圖如下。

③整個數據包從發(fā)送端UART串行發(fā)送到接收端UART，接收端UART按照預先配置好的波特率對數據線進行采樣，示意圖如下。

④接收端UART解析接收的數據，丟棄數據包中的起始位，奇偶校驗位和停止位。

⑤接收UART將串行數據轉換回并行數據，并將其傳輸到接收端的數據總線。

本文轉自： STM32嵌入式開發(fā)（微信號：c-stm32），作者：acket，轉載此文目的在于傳遞更多信息，版權歸原作者所有。

審核編輯：何安