FPGA学习记录（四） UART串口通信

通信方式在日常的应用中一般分为串行通信（serial communication）和并行通信（parallel communication）。并行通信是指多比特数据同时通过并行线进行传送，一般以字或字节为单位并行进行传输。这种传输方式用的通信线多、成本高，故不宜进行远距离通信，因此并行通信一般用于 近距离的通信，通常传输距离小于30米。串行通信是指数据在一条数据线上，一比特接一比特地按顺序传送的方式，这一点与并行通信是不同的。这里我们以传输一个字节（8位）数据为例，在并行通信中，一个字节的数据是在 8 条并行传输线上同时由源地传送到目的地；而在串行通信中，因为数据是在一条传输线上一位接一位地顺序传送的，所以一个字节的数据要分8次进行传送。如果以T为一个时间单位的话，那么并行通信发送一个字节的数据只需要1T的时间，而串行通信需要8T的时间，由此可以总结出串行通信的的特点：一是节省传输线，大大降低了使用成本，二是数据传送速度慢，这一点在大位宽的数据传输上尤为明显。综上可知，串行通信主要应用于长距离、低速率的通信场合。本次实验我们主要讲解下串行通信。 串行通信一般有 2 种通信方式：同步串行通信（synchronized serial communication）和异步串行通信 （asynchronous serial communication）。同步串行通信需要通信双方在同一时钟的控制下同步传输数据；异步串行通信是指具有不规则数据段传送特性的串行数据传输。在常见的通信总线协议中，I2C，SPI 属于同步通信而UART属于异步通信。同步通信的通信双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一个频率， 收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。异步通信在发送字符时，发送端可以在任意时刻开始发送 字符，所以，在UART通信中，数据起始位和停止位是必不可少的。

UART是一种采用异步串行通信方式的通用异步收发传输器（universal asynchronous receiver-transmitter）， 它在发送数据时将并行数据转换成串行数据来传输，在接收数据时将接收到的串行数据转换成并行数据。 UART串口通信需要两根信号线来实现，一根用于串口发送，另外一根负责串口接收。

UART在发送或接收过程中的一帧数据由4部分组成，起始位、数据位、奇偶校验位和停止位，如下图 所示。