通信协议--UART

UART（Univesal Asynchronous Receiver Transmitter）是一种广泛应用于嵌入式领域的串行、异步、全双工通信协议的通用异步接收器/发送器。

在正式讲解UART通信协议前，我们需要了解一些基本的概念。

串行通信：是指数据以位（bit）为单位，按时间顺序逐个通过单一通信线路发送。

并行通信：是指数据通过多个通道同时传输，每个通道传输一位数据。

  

同步：同步通信是指发送方和接收方的时钟同步，数据以固定的时间间隔发送，通常伴随着一个时钟信号或使用同步字符来标识数据的开始和结束。

异步：异步通信是指发送方和接收方的时钟不同步，数据的发送是独立的，每个字符或数据帧的开始和结束由特定的位（如起始位和停止位）标识。

单工通信：指数据只能在一个方向上传输，类似于广播系统，其中一方只能发送数据，另一方只能接收数据。

半双工通信：是指数据可以在两个方向上传输，但在同一时间内只能有一个方向的数据传输。也就是说，通信双方可以交替地发送和接收数据，但不能同时进行。

全双工通信：是指数据可以同时在两个方向上传输，即通信双方可以同时发送和接收数据。

上面介绍完基本的概念，我们大概也能了解UART是什么样的通信过程。

起始位：每次通信开始时，发送方发送一个逻辑“0”信号（VOL），表示传输字符的开始。由于总线空闲时为高电平，因此在开始通信时先发送一个与空闲状态明显不同的信号，即VOL。

奇校验：如果数据位中“1”的个数为偶数，则奇偶校验位为“1”，如果“1”的个数为奇数，则奇偶校验位为“0”。

偶校验：如果数据中“1”的个数为偶数，则奇偶校验位为“0”，如果数据中“1”的个数为奇数，则奇偶校验位为“1”。

校验位可有可无，由系统定义。

停止位可以为1位，1.5位或者2位，由系统定义。

由于UART属于异步通信，在通信过程中没有同步时钟CLK来提供给接收方，接收方也就无法同步地确定每个bit的宽度，也就无法对每个bit进行正确的采样。因此接收方必须依靠设置与发送方相同的波特率参数，这样接收方对信号管脚进行采样和解码时，才能正确判断每个bit的值是“1”还是“0”，这也就是异步通信的特点。

还有一些常见的串口：

UART，“串口”时序协议的名称，定义了各个信号时序协议；

USART，相比UART增加了同步信号，可实现ISO-7816智能卡接口；

COM口，在PC等操作系统上，区别于USB、SATA接口的串行接口，定义了在操作系统中的规范；

RS-232，在UART基础上再定义了信号的电气特性；

RS-422，在RS-232基础上定义了差分信号传输的电气特性；

RS-485，在RS-422基础上定义了半双工模式。

后面会基于UART介绍RS232等串口，以供大家参考。