UART硬件电气特性简单介绍

UART硬件介绍

UART(universal asynchronous receiver-transmitter),通用异步收发器，用于设备之间数据的串行通信，通常MCU上面的UART除了板间的TTL传输方式，还通过RS232,RS485等不同电气接口进行数据传输。
UART的用途非常广泛，MCU与PC间通信，一些通用模块，GPS，蓝牙通信模块，基于485的MODBUS组网等等。由于使用的是串行通信，使用到的线的数量也相对较少。

USART区别

USART(universal synchronous and asynchronous receiver-transmitter)通用同步异步收发器,USART可以作为UART来用，而UART不能用作USART
USART相对UART来说还要需要一个时钟，这样可以提高发送速率，不过增加了复杂性，因为笔者也没怎么用过USART，暂不作介绍。
这里放一张别人总结的区别图方便日后查看

接线标准

总共用到三根线，TX,RX,GND。设备之间通信将TX与RX对调。

工作方式

单工：只有一个方向，接收方不可以发送数据给发送方
全双工：两个设备可以同时发送和接收数据
半双工：两设备设备轮流进行发送与接收

电气标准

时序

一帧数据包括5个部分
Idle(logic high(1))
Start bit(logic low(0))
Data bit （5-9bits) LSB
Parity bit(optional)
Stop bit(logic high(1))

1	5-9	0-1	1-2
Start Bit	Data Frame	Parity Bits	Stop Bits

而两个设备需要进行正常通信就需要相同的波特率，数据位数，校验位及停止位数
最常用的设置是8位数据位，无校验位，1个停止位

波特率

波特率相当于是UART的时钟，它决定UART的收发数据的速度，波特率的倒数并不是发送数据的速度，因为一帧数据还需要帧头帧尾，因此收发速度根据波特率需要打一定的折扣。
设备也是根据波特率进行数据判定，当前的数据状态。

起始位

在没有接收的数据的时候数据位一直处于HIGH(1)的状态，当数据线被拉低（0）时认定了接收到一个新的数据，以此来作为起始位

数据位

数据位有5-9位可选择，通信双方约定好长度即可，发送数据位时先发送低BIT（LSB的顺序）

校验位

校验位是可选的
奇校验与偶校验，奇校验校验位加数据位1的个数为奇数，偶校验为偶数

停止位

停止位可选1位，1.5位，2位
1.5位并不是指的刚好有1.5位，即发送1.5bit的时候之后就放弃对数据进行判断，开始支等待下一帧的数据
停止位为1，就相当于是将数据又重新拉到IDLE（1）的状态。

总结

这里只是将UART的电气特性作简单介绍。
在使用硬件的UART模块时，用户并不需要支关心UART具体是怎么运行的，UART模块在接收到数据后会自动将采集到的数据推入寄存器，并可以产生中断。

参考

https://en.wikipedia.org/wiki/Universal_asynchronous_receiver-transmitter