学习笔记（七）UART（USART）串口通讯中 硬件流控制是指什么

（一）简要说明

        RTS/CTS硬件流控制机制能够有效 防止接收设备因无法及时处理数据而丢失数据 。通过将发送设备的 RTS输出 连接到接收设备的 CTS输入 ，以及接收设备的 RTS输出 连接到发送设备的 CTS输入 ，可以确保发送方和接收方之间的协调和同步，从而实现稳定的数据传输。

（二）实现原理

        在硬件流控制中，RTS（Request to Send）和CTS（Clear to Send）是用于控制数据流动的信号线。这种流控制机制通常用于避免数据丢失，确保数据的顺利传输，特别是在串行通信（如UART）中。当两个设备之间需要进行数据传输时，RTS和CTS信号帮助协调发送方和接收方的通信，以避免发送方过快地发送数据，导致接收方无法及时处理。

1. RTS（Request to Send）和CTS（Clear to Send）信号的作用

• RTS（Request to Send）：这是发送设备的输出信号，用于向接收设备表示自己准备好发送数据。如果发送设备有数据准备好发送，它会将RTS引脚拉低（低电平表示请求发送）。这告诉接收设备，发送设备准备好发送数据。

• CTS（Clear to Send）：这是接收设备的输入信号，用于告诉发送设备是否可以继续发送数据。接收设备通过CTS引脚向发送设备发出允许发送的信号。如果接收设备准备好接收数据，它会将CTS引脚拉低（低电平表示接收设备准备好接收数据）。

2. 硬件流控制的工作原理

• 发送设备（发送方向）：当发送设备有数据需要发送时，它会将RTS信号拉低，表示请求发送数据。发送设备会等待接收设备的CTS信号。如果CTS引脚为低电平（表示接收设备准备好接收数据），发送设备会开始发送数据。

• 接收设备（接收方向）：接收设备会根据自身的缓冲区状态来控制CTS信号。如果接收设备的缓冲区还有空间可以接收数据，它会将CTS引脚拉低，允许发送设备继续发送数据。如果接收设备的缓冲区已满或无法处理更多数据，CTS会被拉高，通知发送设备暂停数据发送。

3. 硬件连接

• RTS输出连接到CTS输入：这表示发送设备通过RTS信号请求发送数据，而接收设备通过CTS信号决定是否允许发送设备继续发送数据。

4. 信号的激活状态

• RTS信号低电平激活：发送设备拉低RTS信号表示它准备好发送数据。
• CTS信号低电平激活：接收设备拉低CTS信号表示它准备好接收数据，允许发送设备继续发送。

5. 流控制的流程

1. 发送设备：等待接收设备的CTS信号为低电平。
2. 接收设备：根据自己的接收缓冲区状态决定是否拉低CTS信号。
3. 发送设备：在CTS信号为低时开始发送数据。如果CTS信号为高，发送设备暂停发送数据，直到CTS信号变为低。

6.硬件流控制的优点

• 避免数据丢失：通过控制发送方的发送时机，硬件流控制有效地避免了由于接收方缓冲区已满而导致的数据丢失。
• 减少软件负担：硬件流控制通过信号线直接控制数据传输节奏，而不依赖于软件管理，大大减少了系统负担。
• 提高数据传输稳定性：硬件流控制确保了发送方和接收方的同步性，提升了通信的稳定性。

7.硬件流控制 vs 软件流控制

        除了硬件流控制，UART还可以使用软件流控制（例如XON/XOFF）来管理数据流。软件流控制依赖于特定的控制字符来通知暂停和继续数据传输，而硬件流控制则通过物理信号直接控制。硬件流控制通常更快、更可靠，特别适用于实时性要求高的系统。