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  摘要:计算机与计算机之间的通信离不开通信协议,通信协议实际上是一组规定和约定的集合。两台计算机在通信时必须约定好本次通信做什么,是进行文件传输,还是发送电子邮件;怎样通信,什么时间通信等。 0论坛

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  UART通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),通常称作UART,是一种异步收发传输器,是电脑硬件的一部分。它将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片,UART通常被集成于其他通讯接口的连结上。

  具体实物表现为独立的模块化芯片,或作为集成于微处理器中的周边设备。一般是RS-232C规格的,与类似Maxim的MAX232之类的标准信号幅度变换芯片进行搭配,作为连接外部设备的接口。在UART上追加同步方式的序列信号变换电路的产品,被称为USART(Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)。

  UART是一种通用串行数据总线,用于异步通信。该总线双向通信,可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中,UART用于主机与辅助设备通信,如汽车音响与外接AP之间的通信,与PC机通信包括与监控调试器和其它器件,如EEPROM通信。

  计算机内部采用并行数据,不能直接把数据发到Modem,必须经过UART整理才能进行异步传输,其过程为:CPU先把准备写入串行设备的数据放到UART的寄存器(临时内存块)中,再通过FIFO(First Input First Output,先入先出队列)传送到串行设备,若是没有FIFO,信息将变得杂乱无章,不可能传送到Modem。

  通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),通常称作UART。UART通信在工作中相当常见,项目中需要生成uart信号,在博客中记录下。uart是异步通信,因为它只有一根线就可以数据的通信。不像SPI,I2C等同步传输信号。所以串口的传输速度和其它协议的速度相比是比较慢的。下面具体讲解一些uart协议以及是如何通信的。

  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。

  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)。

  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。

  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)。

  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。。。

  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)

  uart传输数据的顺序就是: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。

  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。

  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。