UART的基礎(chǔ)簡介 - 全文

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）通用異步收發(fā)器。

UART是用于控制計算機與串行設(shè)備的芯片。有一點要注意的是，它提供了RS-232C數(shù)據(jù)終端設(shè)備接口，這樣計算機就可以和調(diào)制解調(diào)器或其它使用RS-232C接口的串行設(shè)備通信了。

作為接口的一部分，UART還提供以下功能：將由計算機內(nèi)部傳送過來的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出的串行數(shù)據(jù)流。將計算機外部來的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)，供計算機內(nèi)部使用并行數(shù)據(jù)的器件使用。在輸出的串行數(shù)據(jù)流中加入奇偶校驗位，并對從外部接收的數(shù)據(jù)流進行奇偶校驗。在輸出數(shù)據(jù)流中加入啟停標記，并從接收數(shù)據(jù)流中刪除啟停標記。處理由鍵盤或鼠標發(fā)出的中斷信號（鍵盤和鼠票也是串行設(shè)備）。可以處理計算機與外部串行設(shè)備的同步管理問題。有一些比較高檔的UART還提供輸入輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，現(xiàn)在比較新的UART是16550，它可以在計算機需要處理數(shù)據(jù)前在其緩沖區(qū)內(nèi)存儲16字節(jié)數(shù)據(jù)，而通常的UART是8250?，F(xiàn)在如果您購買一個內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器，此調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部通常就會有16550 UART。

UART是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實現(xiàn)全雙工傳輸和接收。在嵌入式設(shè)計中，UART用來與PC進行通信，包括與監(jiān)控調(diào)試器和其它器件，如EEPROM通信

UART用一條傳輸線將數(shù)據(jù)一位位地順序傳送，以字符為傳輸單位

通信中兩個字符間的時間間隔多少是不固定的， 然而在同一個字符中的兩個相鄰位間的時間間隔是固定的

數(shù)據(jù)傳送速率用波特率來表示， 指單位時間內(nèi)載波參數(shù)變化的次數(shù)， 或每秒鐘傳送的二進制位數(shù)

如每秒鐘傳送240個字符， 而每個字符包含10位（1個起始位， 1個停止位， 8個數(shù)據(jù)位）， 這時的波特率為2400Bd

傳輸時序如下圖

在UART中，信號線上共有兩種狀態(tài)， 分別用邏輯1（高電平）和邏輯0（低電平）來區(qū)分

在空閑時， 數(shù)據(jù)線應(yīng)該保持在邏輯高電平狀態(tài)

其中各位的意義如下

起始位（Start Bit）： 先發(fā)出一個邏輯0信號， 表示傳輸字符的開始

數(shù)據(jù)位（Data Bits）： 可以是5~8位邏輯0或1. 如ASCII碼（7位）， 擴展BCD碼（8位）小端傳輸

校驗位（Parity Bit）： 數(shù)據(jù)位加上這一位后， 使得1的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)（偶校驗）或奇數(shù)（奇校驗）

停止位（Stop Bit）： 它是一個字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標志。 可以是1位、1.5位、2位的高電平

空閑位： 處于邏輯1狀態(tài)， 表示當前線路上沒有資料傳送

簡單的講：（UART與COM）

嵌入式里面說的串口，一般是指UART口， 但是我們經(jīng)常搞不清楚它和COM口的區(qū)別， 以及RS232， TTL等關(guān)系， 實際上UART，COM指的物理接口形式（硬件）， 而TTL、RS-232是指的電平標準（電信號）。

UART有4個pin（VCC， GND， RX， TX）， 用的TTL電平， 低電平為0（0V），高電平為1（3.3V或以上）。

COM口是我們臺式機上面常用的口（下圖），9個pin， 用的RS232電平， 它是負邏輯電平，它定義+5~+12V為低電平，而-12~-5V為高電平

詳細的說：

UART的特征

一般uart控制器在嵌入式系統(tǒng)里面都做在cpu一起，像飛思卡爾的IMX6芯片就是這樣，有多個uart控制器。

引腳介紹（COM口比較多pin，但是常用的也是這幾個）：

VCC：供電pin，一般是3.3v，在我們的板子上沒有過電保護，這個pin一般不接更安全

GND：接地pin，有的時候rx接受數(shù)據(jù)有問題，就要接上這個pin，一般也可不接

RX：接收數(shù)據(jù)pin

TX：發(fā)送數(shù)據(jù)pin，我之前碰到串口只能收數(shù)據(jù)，不能發(fā)數(shù)據(jù)問題，經(jīng)baidu，原來是設(shè)置了流控制，取消就可以了，適用于putty，SecureCRT

在調(diào)試的時候， 多數(shù)情況下我們只引出rx，tx即可。 比如調(diào)試gps模塊， IC數(shù)據(jù)直接通過uart上報，我就直接用了兩個線連出了rx，tx，連上串口轉(zhuǎn)USB小板， 電腦從串口直接獲取數(shù)據(jù)，這樣跳過了開發(fā)板，測試了gps的數(shù)據(jù)有沒有問題。

使用方法：

我們常用UART口進行調(diào)試，但是UART的數(shù)據(jù)要傳到電腦上分析就要匹配電腦的接口，通常我們電腦使用接口有COM口和USB口（最終在電腦上是一個虛擬的COM口），但是要想連上這兩種接口都要需要進行硬件接口轉(zhuǎn)換和電平轉(zhuǎn)換。

如果連接電腦COM口， 需要一個類似下圖的轉(zhuǎn)換小板， 它實現(xiàn)了TTL電平和RS232電平互轉(zhuǎn)， 我之前使用過， 但是現(xiàn)在很少用了。

如果要連接USB接口， 需要類似下面的小板， 它實現(xiàn)了TTL電平和USB電平的轉(zhuǎn)換， 這種使用的較多。

總結(jié)

1、串口、COM口是指的物理接口形式（硬件）。而TTL、RS-232、RS-485是指的電平標準（電信號）。

2、接設(shè)備的時候，一般只接GND RX TX。不會接Vcc或者+3.3v的電源線，避免與目標設(shè)備上的供電沖突。

3、PL2303、CP2102芯片是 USB 轉(zhuǎn) TTL串口 的芯片，用USB來擴展串口（TTL電平）

4、MAX232芯片是 TTL電平與RS232電平的專用雙向轉(zhuǎn)換芯片，可以TTL轉(zhuǎn)RS-232，也可以RS-232轉(zhuǎn)TTL。

5、TTL標準是低電平為0，高電平為1（+5V電平）。RS-232標準是正電平為0，負電平為1（±15V電平）。

6、RS-485與RS-232類似，但是采用差分信號負邏輯。這里略過不講。

其他

串口進行通信的方式有兩種：同步通信方式和異步通信方式

SPI（Serial Peripheral Interface：串行外設(shè)接口）;

I2C（INTER IC BUS：意為IC之間總線），一（host）對多，以字節(jié)為單位發(fā)送。

UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用異步收發(fā)器）， 一對一，以位為單位發(fā)送。