UART传输时序

最新推荐文章于 2025-06-28 20:39:48 发布
转载 最新推荐文章于 2025-06-28 20:39:48 发布 · 2.5k 阅读 · 8

UART传输时序如图11-40所示。

 

  
 

发送数据过程：空闲状态，线路处于高电位；当收到发送数据指令后，拉低线路一个数据位的时间T，接着数据按低位到高位依次发送，数据发送完毕后，接着发送奇偶校验位和停止位（停止位为高电位），一帧资料发送结束。

接收数据过程：空闲状态，线路处于高电位；当检测到线路的下降沿（线路电位由高电位变为低电位）时说明线路有数据传输，按照约定的波特率从低位到高位接收数据，数据接收完毕后，接着接收并比较奇偶校验位是否正确，如果正确则通知后续设备准备接收数据或存入缓存。

由于UART是异步传输，没有传输同步时钟。为了能保证数据传输的正确性，UART采用16倍数据波特率的时钟进行采样。每个数据有16个时钟采样，取中间的采样值，以保证采样不会滑码或误码。一般UART一帧的数据位数为8，这样即使每个数据有一个时钟的误差，接收端也能正确地采样到数据。

UART的接收数据时序为：当检测到数据的下降沿时，表明线路上有数据进行传输，这时计数器CNT开始计数，当计数器为24=16+8时，采样的值为第0位数据；当计数器的值为40时，采样的值为第1位数据，依此类推，进行后面6个数据的采样。如果需要进行奇偶校验，则当计数器的值为152时，采样的值即为奇偶位；当计数器的值为168时，采样的值为"1"表示停止位，一帧数据接收完成。本节章将按上面的算法进行Verilog HDL语言建模与仿真。

三大通信协议（1）UART
求学者
06-26 7462
文章目录 前言 一、pandas是什么？ 二、使用步骤 1.引入库 2.读入数据 总结 一、UART通信协议简介 UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信，是一种低速、全双工的通信数据总线，在FPGA中，UART常应用于PC与FPGA之间的慢速通信。UART有tx（发送数据线），rx（接收数据线）两条数据传输线，因此是一种全双工的通信模式。在通信的过程中，双方需要事先约定好通信速率，UART常用的通信速率为9600bite/s、19200bite/s、115200bit...
CortexM0开发 —— UART时序分析
知秋一叶
03-27 3698
通用异步收发传输器(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)，通常称作UART，是一种异步收发传输器。将数据由串行通信与并行通信间作传输转换，作为并行输入成为串行输出的芯片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。  1、UART通信协议       UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理是
UART时序
qq_47748400的博客
03-21 2001
一、奇偶校验概念奇偶校验(Parity Check)是一种根据被传输的一组二进制数中"1"的个数是奇数还是偶数来校验数据传输正确性的方法。采用何种校验是事先规定好的。通常专门设置一个奇偶校验位，用它使这组数据和奇偶校验位中"1"的个数为奇数或偶数。奇校验：让传输数据（包含校验位）中1的个数为奇数。即：如果传输字节中1的个数是偶数，则校验位为“1”，奇数相反。数据和校验位发送给接受方后，接收方再次对数据中1的个数进行计算，如果为奇数则校验通过，表示此次传输过程未发生错误。
STM32中Usart的使用
LYH8543的博客
06-28 996
USART是STM32中的串行通信接口，支持同步/异步模式（常用异步UART）。它包含数据寄存器、发送/接收控制器和波特率发生器，支持8/9位数据长度、校验位及不同停止位。串口通信使用TTL、RS232或RS485电平标准，需匹配电平才能互连。通信协议包括起始位、数据位、校验位和停止位，波特率决定传输速率。USART通过硬件流控（nRTS/nCTS）防止数据丢失，并提供8倍或16倍过采样以提高抗噪性。其结构分为发送器、接收器和控制单元，需配置USART_CR1寄存器启用功能。波特率由USART_BRR寄存器
UART 通信时序
嵌入式Stark
12-17 674
UART 通信时序 通信图示
串口UART时序和数据传输
please_prepare的博客
04-02 3323
UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter：通用异步收发传输器）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。 UART通信协议 UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。其中每一位（Bit）的意义如下： 序号 Bit 位 ...
UART协议时序总结
路过的熊的博客
06-22 4024
UART使用异步模式工作，不需要时钟信号，其一般格式为：起始位+数据位+校验位+停止位。其中起始位1位，数据位5~8位，校验位0或1位，停止位1、1.5或2位。不过最。8/N/1格式的时序图如下： 空闲时数据线上规定为逻辑1。以波特率9600为例，开始以1/9600s一位一位传输数据时先发送起始位，规定为逻辑0，。设采样间隔为N，当采样8N后，就可以停止采样了。，即LSB First。因为UART没有时钟信号，故使用波特率来确定每一位的长度，不过为保证检测的准确性，实际采样频率会高于波特率，一般每一位会进行
UART 的时序分析
weixin_46969363的博客
11-28 1418
该传输方式协议也是比较简单的，主要包括空闲位、起始位、数据位、奇偶校位、和停止位，其中，在 UART 协议中规定，当 UART 处于空闲状态的时候，其一处于高电平状态，当其主备发送数据的时候，需要发送一个低电平信号表示起始信发出，接下来才可以发出数据位，数据位之后是奇偶校验位，主要是为了验证数据输是否有错误，最后是停止位，表示传输结束，以高电平结束。
UART 基本时序介绍
stephenbruce的博客
09-21 1263
因此第一个采样点的时间是（16+8）Ts = 24Ts，以此类推后面的采样点分别为：40，56，72，88，104，120，136，152。对于发送端，将待发送的数据存入发送寄存器，产生起始位即将电平拉低，随后每1/9600s将寄存器中的数据一位一位的发送出去。当数据发送完毕后，将电平拉高等待下一次的发送。9600bit/s 的意思是每秒发送9600bit，因此可以理解为将1s分解为9600等分，对于发送端来说，每bit电平的维持时间是1/9600s，对于接收端来说，在1/9600s内要完成数据的采样。
SPI、IIC、UART协议时序图总结笔记
InitTypeDef的博客
05-13 1838
接口引脚数据同步方式数据传输方向UARTTXD:发送端RXD:接收端GND:公共地异步通信全双工IICSCL:同步时钟SDA:数据输入输出端同步通信半双工SPISCK:同步时钟MISO:主机输入，从机输出MOSI:主机输出，从机输入CS:片选信号同步通信全双工。
UART协议时序.pdf
06-20
作 UART，是一种异步收发传输器。 将数据由串行通信与并行通信间作传输转换， 作为并行输入成为串行输出的芯片 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。
UART学习之路（二）基本时序介绍
weixin_30703911的博客
10-07 1088
这次我们来介绍一下UART的基本时序，了解一下底层信号怎么传送的。方便以后使用Verilog HDL实现收发逻辑。 9600bit/s 的意思是每秒发送9600bit，因此可以理解为将1s分解为9600等分，对于发送端来说，每bit电平的维持时间是1/9600s，对于接收端来说，在1/9600s内要完成数据的采样。因此对于不同时间源的设备，如何实现这个发送“节拍”以及设置接收采样频率非...
常用通信时序之UART、IIC、SPI（基于STM32）
浮生的博客
07-02 1万+
常用通信时序之UART、IIC、SPI1. UART2. IIC3. SPI 1. UART 通讯时序图： 类 型：串行异步通信 总线定义： TXD：发送数据线 RXD：接收数据线 数据传输： ①接收方RX初始电平为1 ②带起始位0和停止位1 ③先发送低位再高位 ④传输数据位以字节为单位，一次只能传输一字节 ⑤以波特率为时基约定通信双方接收和发送时间点 注意事项： 在进行UART通信时，双方的波特率必须一致 模拟UART通信伪算法 作用：将从串口接收到的数据＋1再发送出去 读取方法：采取中断模拟
2.3 基于FPGA的UART协议实现（二）UART传输时序分析
OpenFPGA的博客
08-11 1005
2.3.2 UART传输时序分析   串口传输数据都是一帧数据 11 位，参考 https://blog.youkuaiyun.com/Pieces_thinking/article/details/99234401中的串口时序。               图2 33 串口时序                       表2 7 串口时序说明表   在串口的总线上“高电平”是默认的状态，当一帧数据的开...
uart接口的时序分析
热门推荐
胡图图
04-17 1万+
数据传送速率用波特率来表示， 指单位时间内载波参数变化的次数， 或每秒钟传送的二进制位数 　　如每秒钟传送240个字符， 而每个字符包含10位（1个起始位， 1个停止位， 8个数据位）， 这时的波特率为2400Bd 　　传输时序如下图 　　 　　在UART中，信号线上共有两种状态， 分别用逻辑1（高电平）和逻辑0（低电平）来区分 　　在空闲时， 数据线应该保持在逻辑高电平状态 　　其中...
usart串口时序是怎样的
weixin_42579969的博客
02-12 767
USART(Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)串口时序通常由如下几个步骤组成： 开始位：一个下降沿，表示一个字节的开始。 数据位：一个字节通常包括8位数据，每一位数据在一个时间段内发送。 奇偶校验位(可选)：在一些协议中，用于检查数据是否出错的校验位。 停止位：一个或多个上升沿，表示一个字节的结束。 这些步骤...
Xilinx-Spartan6-学习笔记（21）：UART时序分析
qq_42826337的博客
11-19 1777
Xilinx-Spartan6-学习笔记（21）：UART时序分析 由于黑金教程只给出了代码和最终结果，没有中间分析的过程。经过犹豫后，还是决定花功夫进行一下时序分析，为了后续复习方便，也同时监督自己认真对待每一行代码。 话不多说，黑金教程里讲的咱们全部都跳过，直接上干货。 1、clkdiv.v文件 这个文件主要目的是通过50Mhz的系统时钟，分出一个较低频率的时钟用于UART串口驱动。取16倍波特率的目的是对每比特数据有16个时钟进行采样，从而确保不会漏采或者错采。 always @(posedge sc
【STM32笔记4】UART的时序解读与硬件运用（即硬件UART的实现，另有硬件UART运用和软件UART运用/硬件串口和软件串口/USART的差异说明）
D_Procedural_Life的博客
04-15 3479
一、UART简介 1、UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)总线是异步串口，故一般比I2C、SPI两种同步串口的结构要复杂很多，一般由波特率产生器(产生的波特率等于传输波特率的16倍)、UART接收器、UART发送器组成，硬件上由两根线，一根用于发送（TX），一根用于接收（RX）; 2、引脚连接方式（参考下图） 3、STM32中...
Uart协议——硬件时序
ChenXx_3的博客
03-22 993
对于UART来说，如果波特率为115200，也就意味着1秒传输115200个bit的数据，如果设置none校验，1停止位，那么一秒就能传输11520帧数据，也就是11520byte有效数据。由于uart是没有时钟的，因此除了超采样之外，还提供了可选的校验位，他在数据位和停止位之间，所谓偶校验，就是让数据位中的高电平+校验位中高电平的数量保持偶数，奇校验同理。PS：这里再补充一下内存中的大端序，小端序，要记住这个顺序是字节序，也就是一个字节内的数据是始终不变的，大端序小端序决定的是相邻字节的排序。
UART通信时序
最新发布
07-15
<think>首先，用户的问题是关于UART通信协议的时序分析及实现细节。用户提到“我想理解或调试UART通信的时序特性”，所以我需要专注于UART的时序方面。 从系统指令中，我有一些约束： - 所有行内数学表达式必须使用$...$格式。 - 独立公式必须使用$$...$$格式并单独成段。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 在回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识，例如[^1]。 - 回答结构清晰，帮助用户逐步解决问题。 - 参考站内引用：用户提供了两个引用，[^1]和[^2]，是关于UART通信的。我需要参考这些，但用户说“上述引用仅供参考，并不是用户真正的需求”，所以我应该基于用户的问题来回答，而不是完全依赖这些引用。 用户提供的引用： - [^1]: 串口通信之 UART。异步通信：UART协议中接收方和发送方不使用统一的参考时钟，即发送和接收设备有各自的时钟来控制数据的发送和接收过程。双方以字符为单位，通信中两个字符间的时间间隔是多少是不固定的，然而在同一个字符中的两个相邻bit间的时间间隔是固定的。双方获得同步的方法就是采用固定的串行数据格式。 - [^2]: 通信协议——UART。UART(universal asynchronous receiver-transmitter)，通用异步收发器，俗称串口。这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，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。 用户的问题是：UART通信协议时序分析及实现细节。 所以，我的回答应该包括： 1. UART通信的基本原理。 2. 时序特性的分析，包括比特率、起始位、停止位等。 3. 如何调试UART时序问题。 4. 实现细节，比如硬件或软件实现。 5. 结构清晰，逐步解释。 最后，生成相关问题。 结构我的回答： - 引言：简要介绍UART和其重要性。 - UART通信协议概述：描述数据帧格式（起始位、数据位、奇偶校验位、停止位）。 - 时序分析：讨论比特率、比特时间、同步机制。 - 调试时序特性：如何使用示波器或逻辑分析仪调试UART时序。 - 实现细节：硬件UART vs. 软件UART（bit-banging），常见微控制器实现。 - 结论：总结关键点。 - 相关问题：生成3-5个相关问题。 使用数学表达式： - 比特率：行内数学，如比特率$R$，比特时间$T_b = 1 / R$。 - 数据帧长度：独立公式，如帧长度计算。 确保LaTeX语法正确： - 行内：$...$ - 独立：$$...$$ 单独段落。 用中文回答。 添加引用：在引用段落末尾添加[^1]或[^2]，但基于用户提供的引用。用户说“上述引用仅供参考”，所以我应该自然地融入这些信息。 用户说“请尽可能多的参考用户上一次的问题和你的回答”，但这是第一次交互，没有上一次问题。所以忽略。 生成相关问题： - 例如：1. UART通信中常见的问题有哪些？2. 如何计算UART的比特率误差容忍度？3. UART与SPI、I2C的区别？ 最终回答结构： 1. UART简介 2. 数据帧格式 3. 时序特性分析 4. 调试方法 5. 实现细节 6. 相关问题</think>### UART通信协议时序分析及实现细节 UART（通用异步收发器）是一种广泛使用的串行通信协议，用于设备间数据传输。它基于异步通信，发送方和接收方没有共享时钟，而是依赖预定义的比特率和数据帧格式来同步。理解其时序特性对于调试通信问题至关重要，如数据丢失或错误。下面我将逐步分析UART的时序特性及实现细节，确保内容真实可靠。 #### 1. UART通信协议概述 UART通信以字符为单位传输数据，每个字符称为一个“帧”。标准帧格式包括起始位、数据位（通常5-8位）、可选的奇偶校验位和停止位。例如，一个常见配置是：1个起始位、8个数据位、无奇偶校验、1个停止位。起始位总是低电平（逻辑0），表示帧的开始；停止位总是高电平（逻辑1），表示帧的结束。这种固定格式帮助接收方在异步环境中同步比特流[^1]。 UART是全双工协议，允许同时发送和接收数据，但每个方向使用独立的线路（TX和RX）。比特率（baud rate）是关键参数，定义为每秒传输的比特数，例如9600 bps。比特时间$T_b$是每个比特的持续时间，计算公式为： $$T_b = \frac{1}{R}$$ 其中$R$是比特率（单位：bps）。例如，在9600 bps时，$T_b \approx 104.17 \mu s$[^2]。 #### 2. 时序特性分析 UART的时序核心在于确保接收方能准确采样每个比特。以下是关键时序要素： - **同步机制**：由于没有共享时钟，接收方通过检测起始位的下降沿（从高到低）来启动采样。之后，它使用本地时钟以固定间隔采样数据位。时序容错依赖于比特率精度：双方时钟误差必须小于±5%，否则会出现采样错误（如比特错位）。例如，如果发送方比特率为9600 bps，接收方必须设置相同速率；否则，累积误差可能导致帧错误[^1]。 - **比特间时序**：在同一帧内，相邻比特间的时间间隔固定为$T_b$。例如，在8位数据帧中，从起始位到停止位的总时间$T_{frame}$可计算为： $$T_{frame} = T_b \times (1 + N + P + S)$$ 其中$N$是数据位数量（如8），$P$是奇偶校验位（0或1），$S$是停止位数量（通常1或2）。如果$N=8$、$P=0$、$S=1$，则$T_{frame} = 10 \times T_b$。但在帧之间，时间间隔不固定，取决于数据发送频率[^1]。 - **采样点**：接收方通常在比特中心点采样（例如，在比特时间的50%处），以避免边缘抖动。例如，起始位下降沿后，接收方等待1.5 × $T_b$（半比特时间）采样第一个数据位，确保稳定。 - **时序问题常见原因**： - 比特率不匹配：导致采样偏移。 - 噪声干扰：引起虚假起始位或比特错误。 - 时钟漂移：长期运行中时钟源（如晶体振荡器）误差累积。 #### 3. 调试UART时序特性 调试UART时序通常使用示波器或逻辑分析仪捕获信号波形。步骤如下： 1. **硬件连接**：将示波器探头连接到设备的TX（发送）和RX（接收）线，确保接地共享。 2. **捕获波形**：发送测试数据（如字符 'A'，ASCII值0x41），观察信号。正常波形应显示清晰的起始位（低电平）、数据位（LSB first）、停止位（高电平）。 3. **测量时序参数**： - 检查起始位下降沿到第一个数据位上升沿的时间，应等于$T_b$。 - 验证比特时间$T_b$：测量相邻比特边沿间隔，计算实际比特率$R = 1 / T_b$，比较与配置值是否一致（误差<5%）。 - 识别问题：如果采样点偏移（如数据位抖动），可能需调整接收方时钟或添加抗噪声措施。 4. **软件调试**：在微控制器代码中添加超时检测，例如，如果在$1.5 \times T_{frame}$内未收到完整帧，则触发错误处理。 示例调试工具输出（伪代码）： ```python # 使用Python和pyserial库模拟调试 import serial ser = serial.Serial('COM1', 9600, timeout=1) # 设置比特率9600 bps ser.write(b'A') # 发送测试数据 data = ser.read(10) # 读取响应 if not data: print("时序错误: 无响应或超时") ``` #### 4. 实现细节 UART实现可分为硬件和软件方式： - **硬件实现**：大多数微控制器（如Arduino的ATmega芯片或STM32）内置UART模块。硬件UART使用专用电路处理时序，确保高精度： - 发送过程：CPU写入数据寄存器，UART模块自动添加起始/停止位，并按$T_b$间隔移位输出。 - 接收过程：UART检测起始位后，使用内部时钟计数器精确采样。 - 优点：低CPU开销，高可靠性；缺点：占用硬件资源。 - **软件实现（Bit-banging）**：在没有硬件UART的设备上（如简单MCU），用GPIO引脚模拟时序。核心是延时控制： ```c // C语言示例：软件UART发送函数 void uart_send(char data) { // 发送起始位（低电平） GPIO_write(TX_PIN, LOW); delay_us(T_b); // 延时一个比特时间 // 发送8位数据（LSB first） for (int i = 0; i < 8; i++) { GPIO_write(TX_PIN, (data >> i) & 0x01); // 输出当前比特 delay_us(T_b); } // 发送停止位（高电平） GPIO_write(TX_PIN, HIGH); delay_us(T_b); } ``` - 优点：灵活，成本低；缺点：CPU占用高，时序精度依赖延时函数（易受中断影响）。 - **时序优化**： - 使用FIFO缓冲区：减少CPU中断频率。 - 自动波特率检测：接收方分析起始位宽度自适应比特率。 - 错误处理：添加奇偶校验或CRC检测数据完整性。 #### 总结 UART通信的时序核心是比特率同步和固定帧格式，确保在异步环境中可靠传输。调试时需关注比特时间$T_b$和采样点，实现中硬件UART优于软件模拟。实践中，参考设备数据手册配置比特率，并使用仪器验证波形[^1][^2]。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值