通信工程学习：什么是UART通用异步收发器

UART：通用异步收发器

        UART，全称Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，即通用异步收发传输器，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。以下是关于UART的详细介绍：

一、定义与特点

        定义：

        UART是一种将资料由串行通信与并行通信间作传输转换的硬件，通常表现为独立的模块化芯片或集成于微处理器中的周边设备。

        特点：

        1、异步通信：

数据以字符为单位传输，没有时钟信号来同步数据。

        2、全双工：

支持同时发送和接收数据。

        3、串行通信：

利用一条传输线将数据按位进行顺序传送，通信线路简单，适用于远距离通信。

        4、灵活性高：

支持多种数据格式和波特率设置。

二、工作原理

        UART的工作原理是将传输数据的每个二进制位一位接一位地传输。在UART通信协议中，信号线上的状态为高电平时代表‘1’，低电平时代表‘0’。具体的数据传输过程包括起始位、数据位、校验位（可选）和停止位。

        1、起始位：

      当总线空闲时，信号线保持高电平。当开始传输数据时，发送方先发出一个逻辑“0”的信号（低电平），表示数据传输的开始。

        2、数据位：

      紧随起始位之后的是数据位，可以是5、6、7、8位等，具体取决于UART的设置。数据位按低位到高位的顺序发送。

        3、校验位（可选）：

      用于检错，可以是奇偶校验位、固定校验位或无校验位。奇偶校验位会确保传输的数据中1的个数为奇数或偶数。

        4、停止位：

      表示数据传输的结束，并提供计算机校正时钟的机会。停止位可以是1位、1.5位或2位，停止位越多，数据传输越稳定但速度越慢。

三、应用场景

        UART的应用场景非常广泛，包括但不限于：

        嵌入式系统：如微控制器、微处理器等之间的通信。

        上位机和下位机之间的通信：如PC与嵌入式设备之间的数据交换。

        外接模块：如GPS、蓝牙模块等与主设备的通信。

四、配置与设置

        在使用UART进行通信时，需要对UART进行配置和设置，包括波特率、数据位、校验位和停止位等。这些设置需要通信双方达成一致，以确保数据的正确传输。

        1、波特率：

        表示数据传输速度，即每秒钟传输的二进制位数。常见的波特率有9600、19200、38400、57600、115200等。

        2、数据位：

可以选择5、6、7、8位等，一般默认为8位。

        3、校验位：

根据需要选择奇校验、偶校验、固定校验位或无校验位。

        4、停止位：

通常选择1位或2位停止位，以提供足够的时钟校正机会。

五、总结

        UART作为一种通用异步收发传输器，在嵌入式系统和各种通信场景中发挥着重要作用。其异步通信、全双工、串行通信等特点使得UART成为远距离、低速数据传输的理想选择。通过合理配置和设置UART的参数，可以实现高效、可靠的数据传输。