UART接口介紹

UART是Universal Asynchronous Receiver and Transmitter簡稱，中文為
通用異步接收和發送器，是常用的串行通訊接口。

一、數據格式

UART作為異步傳輸接口，接口不需要共用同一個時鐘，只需通訊雙方在傳輸過程中的時鐘頻率大小保持一致。 圖1 數據幀結構
數據幀包括：起始位、數據位、奇偶校驗位、停止位。 1、
起始位：表明將要發送數據，傳輸字符開始，起始位為低電平“0”；（
必須）

2、數據位（資料位）：數據位可以是5 bits、6 bits、7 bits或者8 bits，常用為8 bits（ASCII碼），從最低位開始發送，依靠時鐘進行定位；（必須）

3、
奇偶校驗位：傳輸數據位加上這一位后使得1的位數應為偶數（偶校驗）或奇數（奇校驗），通過該方式來校驗數據傳輸的正確性。（
可選） 4、
停止位：表明數據傳輸結束，停止位為高電平“1”。停止位的寬度可能是1bit、1.5bit、或者2bit的高電平，數據在傳輸線上定時，每個設備有自己的時鐘，通訊設備之間很可能出現微小不同步，所以停止位不僅僅表示傳輸的結束，并且提供設備之間校準時鐘同步的機會；（
必須） 5、
空閑狀態：當UART未發送數據時，數據線TX、RX狀態為高電平“1”； 6、
波特率：每秒鐘傳輸的數據位，此時可以等同于比特率。常用的UART波特率為：9600、115200。波特率是衡量數據傳輸速率的指標，表示每秒鐘傳輸的符號數（symbol），一符號代表信息量（比特數）與符號的階數有關，如果用256階符號-8bits表示一個符號； 7、
回環操作（loopback）：UART可以進入一個內部回環模式，用于診斷或調試； 8、buffer一般是用FIFO（First in First out），目的是提高系統性能。

二、工作原理

UART控制器中包含四種寄存器：輸出緩存寄存器、輸出移位寄存器、輸入緩存寄存器、輸入移位寄存器。 輸出緩存寄存器：該寄存器用來存放處理傳輸過來的并行數據。 輸出移位寄存器：讀取輸出緩存寄存器中的值，將并行數據串行輸出，LSB先傳輸。 輸入移位寄存器：接收對方UART接口傳輸的串行數據，一幀數據接收完畢后，將把數據傳輸給輸入緩存寄存器。 輸入緩存寄存器：保存從輸入移位寄存器傳遞過來的串行數據。 圖2 UART工作原理 UART接口數據線： 1、RX：接收數據 2、TX：發送數據 3、GND：數字地 4、VCC：直流電源

三、電平轉化

UART采用TTL電平，若兩臺嵌入式設備通訊，可以直接連接。PC采用邏輯負電平，PC與嵌入式設備通訊，就必須通過芯片MAX232進行電平轉化。 邏輯負電平：邏輯“1”（-5V — -15V），邏輯“0”（5V — 15V）

四、案例—-邏輯分析儀

五、串口調試工具測試

對于串口數據，是一種無符號整形數據類型，所以常用以下有兩種表示方式：
1、字符；2、十六進制；（串口調試工具默認為該兩種方式）

六、Invertion（電平反轉）

1、DUT已經配置為TX invertion，邏輯分析儀也調整好協議格式（invertion）

DUT發送字符S（0x53），邏輯分析接收數據如下：

示波器抓波形：

2、Tx數據也反轉

DUT發送字符S（0x53），邏輯分析接收數據如下：

示波器抓取數據：

七、UART break信號

1、space state：低電平

2、mark state：高電平，或者可以理解為idle state;

總結

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