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UART是一種異步全雙工串行通信協(xié)議，由Tx和Rx兩根數據線(xiàn)組成，因為沒(méi)有參考時(shí)鐘信號，所以通信的雙方必須約定串口波特率、數據位寬、奇偶校驗位、停止位等配置參數，從而按照相同的速率進(jìn)行通信。
異步通信以一個(gè)字符為傳輸單位，通信中兩個(gè)字符間的時(shí)間間隔多少是不固定的，然而在同一個(gè)字符中的兩個(gè)相鄰位間的時(shí)間間隔是固定的。當波特率為9600bps時(shí)，傳輸一個(gè)bit的時(shí)間間隔大約為104.16us；波特率為115200bps時(shí)，傳輸一個(gè)bit的時(shí)間間隔大約為8us。
數據傳送速率用波特率來(lái)表示，即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數。例如數據傳送速率為120字符/秒，而每一個(gè)字符為10位（1個(gè)起始位，7個(gè)數據位，1個(gè)校驗位，1個(gè)結束位），則其傳送的波特率為10×120＝1200字符/秒＝1200波特。
數據通信時(shí)序圖：
其中各位的意義如下：
起始位：先發(fā)出一個(gè)邏輯”0”信號，表示傳輸字符的開(kāi)始;
數據位：可以是5~8位邏輯”0”或”1”；如ASCII碼（7位），擴展BCD碼（8位）；小端傳輸，即LSB先發(fā)，MSB后發(fā);
校驗位：數據位加上這一位后，使得“1”的位數應為偶數(偶校驗)或奇數(奇校驗);
停止位：它是一個(gè)字符數據的結束標志?？梢允?位、1.5位、2位的高電平（用于雙方同步，停止位時(shí)間間隔越長(cháng)，容錯能力越強）;
空閑位：處于邏輯“1”狀態(tài)，表示當前線(xiàn)路上沒(méi)有數據傳送;
注：異步通信是按字符傳輸的，接收設備在收到起始信號之后只要在一個(gè)字符的傳輸時(shí)間內能和發(fā)送設備保持同步就能正確接收。下一個(gè)字符起始位的到來(lái)又使同步重新校準（依靠檢測起始位來(lái)實(shí)現發(fā)送與接收方的時(shí)鐘自同步的)。
↑圖-1 起始位和停止位
↑圖-2 數據位
↑傳輸“A”
上圖是uart協(xié)議傳輸一個(gè)”A”字符通過(guò)示波器的uart解碼而得到的波形示意圖。根據此圖來(lái)介紹一下uart的一些基本參數。
波特率：此參數容易和比特率混淆，其實(shí)他們是由區別的。但是我認為uart中的波特率就可以認為是比特率，即每秒傳輸的位數(bit)。一般選波特率都會(huì )有9600,19200,115200等選項。其實(shí)意思就是每秒傳輸這么多個(gè)比特位數(bit)。
起始位:先發(fā)出一個(gè)邏輯”0”的信號，表示傳輸數據的開(kāi)始。
數據位:可以選擇的值有5,6,7,8這四個(gè)值，可以傳輸這么多個(gè)值為0或者1的bit位。這個(gè)參數最好為8，因為如果此值為其他的值時(shí)當你傳輸的是ASCII值時(shí)一般解析肯定會(huì )出問(wèn)題。理由很簡(jiǎn)單，一個(gè)ASCII字符值為8位，如果一幀的數據位為7，那么還有一位就是不確定的值，這樣就會(huì )出錯。
校驗位：數據位加上這一位后，使得“1”的位數應為偶數(偶校驗)或奇數(奇校驗)，以此來(lái)校驗數據傳送的正確性。就比如傳輸“A”(01000001)為例。
1、當為奇數校驗：”A”字符的8個(gè)bit位中有兩個(gè)1,那么奇偶校驗位為1才能滿(mǎn)足1的個(gè)數為奇數(奇校驗)。圖-1的波形就是這種情況。
2、當為偶數校驗：”A”字符的8個(gè)bit位中有兩個(gè)1,那么奇偶校驗位為0才能滿(mǎn)足1的個(gè)數為偶數(偶校驗)。
此位還可以去除，即不需要奇偶校驗位。
停止位：它是一幀數據的結束標志?？梢允?bit、1.5bit、2bit的空閑電平?？赡艽蠹視?huì )覺(jué)得很奇怪，怎么會(huì )有1.5位~沒(méi)錯，確實(shí)有的。所以我在生產(chǎn)此uart信號時(shí)用兩個(gè)波形點(diǎn)來(lái)表示一個(gè)bit。這個(gè)可以不必深究。。。
空閑位：沒(méi)有數據傳輸時(shí)線(xiàn)路上的電平狀態(tài)。為邏輯1。
傳輸方向：即數據是從高位(MSB)開(kāi)始傳輸還是從低位(LSB)開(kāi)始傳輸。比如傳輸“A”如果是MSB那么就是01000001（如圖-2），如果是LSB那么就是10000010（如下圖的圖-4）
uart傳輸數據的順序就是：剛開(kāi)始傳輸一個(gè)起始位，接著(zhù)傳輸數據位，接著(zhù)傳輸校驗位(可不需要此位)，最后傳輸停止位。這樣一幀的數據就傳輸完了。接下來(lái)接著(zhù)像這樣一直傳送。在這里還要說(shuō)一個(gè)參數。
幀間隔:即傳送數據的幀與幀之間的間隔大小，可以以位為計量也可以用時(shí)間(知道波特率那么位數和時(shí)間可以換算)。比如傳送”A”完后，這為一幀數據，再傳”B”，那么A與B之間的間隔即為幀間隔。
↑圖-3
↑圖-4
上兩圖和下兩圖傳送的數據和波特率都是一樣的，但是有幾個(gè)參數是故意設置反了從而形成對比。有助于更深入的理解UART。
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