【藍(lán)橋杯嵌入式】第六章 串口通信理論知識

通用異步收發(fā)傳輸器是一種串行異步收發(fā)協(xié)議，應(yīng)用十分廣泛。UART工作原理是將數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位一位一位的進(jìn)行傳輸。在UART通訊協(xié)議中信號線上的狀態(tài)位高電平代表’1’低電平代表’0’。當(dāng)然兩個設(shè)備使用UART串口通訊時，必須先約定好傳輸速率和一些數(shù)據(jù)位。

第一節(jié) 硬件連接

硬件連接比較簡單，僅需要3條線，注意連接時兩個設(shè)備UART電平，如電平范圍不一致請做電平轉(zhuǎn)換后再連接，如下圖所示：

TX：發(fā)送數(shù)據(jù)端，要接對面設(shè)備的RX

RX：接收數(shù)據(jù)端，要接對面設(shè)備的TX

GND：保證兩設(shè)備共地，有統(tǒng)一的參考平面

第二節(jié) 軟件通信協(xié)議

UART作為異步串口通信協(xié)議的一種，工作原理是將數(shù)據(jù)的字節(jié)一位接一位地傳輸。協(xié)議如下：

A.空閑位：

UART協(xié)議規(guī)定，當(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時信號線的狀態(tài)為‘1’即高電平。

B.起始位：

開始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時發(fā)送方要先發(fā)出一個低電平’0’來表示傳輸字符的開始。因為空閑位一直是高電平所以開始第一次通訊時先發(fā)送一個明顯區(qū)別于空閑狀態(tài)的信號即為低電平。

C.數(shù)據(jù)位：

起始位之后就是要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以是5，6，7，8，9位，構(gòu)成一個字符，一般都是8位。先發(fā)送最低位最后發(fā)送最高位。

D.奇偶校驗位：

數(shù)據(jù)位傳送完成后，要進(jìn)行奇偶校驗，校驗位其實是調(diào)整個數(shù)，串口校驗分幾種方式：

D.1.無校驗（no parity）

D.2.奇校驗（odd parity）：如果數(shù)據(jù)位中’1’的數(shù)目是偶數(shù)，則校驗位為’1’，如果’1’的數(shù)目是奇數(shù)，校驗位為’0’。

D.3.偶校驗（even parity）：如果數(shù)據(jù)為中’1’的數(shù)目是偶數(shù)，則校驗位為’0’，如果為奇數(shù)，校驗位為’1’。

D.4.mark parity：校驗位始終為1。

D.5.space parity：校驗位始終為0。

E.停止位：

數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志，可以是1位，1.5位，2位的高電平。

F.波特率：

數(shù)據(jù)傳輸速率使用波特率來表示，單位bps（bits per second），常見的波特率9600bps，115200bps等等，其他標(biāo)準(zhǔn)的波特率是1200，2400，4800，19200，38400，57600。舉個例子，如果串口波特率設(shè)置為9600bps，那么傳輸一個比特需要的時間是1/9600≈104.2us。

以9600 8N1（9600波特率，8個數(shù)據(jù)位，沒有校驗位，1位停止位）為例，這是目前最常用的串口配置，現(xiàn)在我們傳輸’O’'K’兩個ASCII值，'O’的ASCII為79，對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為01001111 ，'K’對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為01001011 ，傳輸?shù)母袷綌?shù)據(jù)如下圖所示：

串口波特率為9600，1bit傳輸時間大約為104us，傳送一個數(shù)據(jù)實際是10個比特（開始位，8個數(shù)據(jù)位，停止位），一個bytes傳輸速率實際為9600*8/10=7680bps。