UART通信基础知识

UART简介

UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收器/发送器，是一种常见的通用通信协议，UART是各种计算设备之间通信的常用通信手段，平时所说的串口一般就是指的UART。如下图所示，计算设备1经由UART1发送数据给计算设备2的UART2。

在UART通信中，两个UART相互通信。发送UART将计算设备的并行数据转换为串行形式，以串行方式将其发送到接收UART。只需要两根线就可以在两个UART之间传输数据，数据从发送UART的Tx引脚流到接收UART的Rx引脚。
UART属于异步通信，没有时钟信号，取而代之的是在数据包中添加了起始位和停止位。这些位定义了数据包的开始和结束，因此接收UART知道何时读取这些数据。
当接收UART检测到起始位时，它将以预设波特率的频率读取数据。两个UART必须以相似的波特率工作，发送和接收UART之间的波特率相差最多不能超过10%。

UART通信工作原理

UART数据包

发送UART从数据总线获取并行数据后，它会添加一个起始位，一个奇偶校验位（可选）和一个停止位（1位或2位）来组成数据包并从Tx引脚逐位串行输出，接收UART在其Rx引脚上逐位读取数据包。

UART数据包含有1个起始位，5至9个数据位（取决于UART设置），一个可选的奇偶校验位以及1个或2个停止位。

1.起始位
UART数据传输线通常在不传输数据时保持在高电压电平。开始传输时发送UART在一个时钟周期内将传输线从高电平拉低到低电平，当接收UART检测到高电压到低电压转换时，它开始以预设波特率的频率读取数据帧中的位。
2.数据帧
数据帧内包含正在传输的实际数据。如果使用奇偶校验位，则数据帧可以是5至8位。如果不使用奇偶校验位，则数据帧可以是5至9位。
3.校验位
奇偶校验位是接收UART判断传输期间是否有任何数据更改的方式。接收UART读取数据帧后，它将对值为1的位数进行计数，并检查总数是偶数还是奇数，是否与数据相匹配。
4.停止位
为了向数据包的结尾发出信号，发送UART将数据传输线从低电压驱动到高电压至少持续两位时间。