硬件知識(shí)_UART硬件介紹

1. 串口的硬件介紹

UART的全稱是Universal Asynchronous Receiver and Transmitter，即異步發(fā)送和接收。
串口在嵌入式中用途非常的廣泛，主要的用途有：

• 打印調(diào)試信息；
• 外接各種模塊：GPS、藍(lán)牙；

串口因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠，廣受歡迎。

通過三根線即可，發(fā)送、接收、地線。

通過TxD->RxD把ARM開發(fā)板要發(fā)送的信息發(fā)送給PC機(jī)。
通過RxD->TxD線把PC機(jī)要發(fā)送的信息發(fā)送給ARM開發(fā)板。
最下面的地線統(tǒng)一參考地。

2. 串口的參數(shù)

• 波特率：一般選波特率都會(huì)有9600,19200,115200等選項(xiàng)。其實(shí)意思就是每秒傳輸這么多個(gè)比特位數(shù)(bit)。
• 起始位: 先發(fā)出一個(gè)邏輯”0”的信號(hào)，表示傳輸數(shù)據(jù)的開始。
• 數(shù)據(jù)位：可以是5~8位邏輯”0”或”1”。如ASCII碼（7位），擴(kuò)展BCD碼（8位）。小端傳輸。
• 校驗(yàn)位：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(yàn))或奇數(shù)(奇校驗(yàn))，以此來校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送的正確性。
• 停止位：它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志。

怎么發(fā)送一字節(jié)數(shù)據(jù)，比如‘A‘?
‘A’的ASCII值是0x41,二進(jìn)制就是01000001，怎樣把這8位數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機(jī)呢？

• 雙方約定好波特率（每一位占據(jù)的時(shí)間）；

• 規(guī)定傳輸協(xié)議

  • 原來是高電平，ARM拉低電平，保持1bit時(shí)間；
  • PC在低電平開始處計(jì)時(shí)；
  • ARM根據(jù)數(shù)據(jù)依次驅(qū)動(dòng)TxD的電平，同時(shí)PC依次讀取RxD引腳電平，獲得數(shù)據(jù)；

前面圖中提及到了邏輯電平，也就是說代表信號(hào)1的引腳電平是人為規(guī)定的。
如圖是TTL/CMOS邏輯電平下，傳輸‘A’時(shí)的波形：

在xV至5V之間，就認(rèn)為是邏輯1，在0V至yV之間就為邏輯0。

如圖是RS-232邏輯電平下，傳輸‘A’時(shí)的波形：

在-12V至-3V之間，就認(rèn)為是邏輯1，在+3V至+12V之間就為邏輯0。

RS-232的電平比TTL/CMOS高，能傳輸更遠(yuǎn)的距離，在工業(yè)上用得比較多。

市面上大多數(shù)ARM芯片都不止一個(gè)串口，一般使用串口0來調(diào)試，其它串口來外接模塊。

3. 串口電平

ARM芯片上得串口都是TTL電平的，通過板子上或者外接的電平轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)成RS232接口，連接到電腦的RS232串口上，實(shí)現(xiàn)兩者的數(shù)據(jù)傳輸。

現(xiàn)在的電腦越來越少有RS232串口的接口，當(dāng)USB是幾乎都有的。因此使用USB串口芯片將ARM芯片上的TTL電平轉(zhuǎn)換成USB串口協(xié)議，即可通過USB與電腦數(shù)據(jù)傳輸。

上面的兩種方式，對(duì)ARM芯片的編程操作都是一樣的。

4. 串口內(nèi)部結(jié)構(gòu)

ARM芯片是如何發(fā)送/接收數(shù)據(jù)？
如圖所示串口結(jié)構(gòu)圖：

要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，CPU控制內(nèi)存要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過FIFO傳給UART單位，UART里面的移位器，依次將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，在發(fā)送完成后產(chǎn)生中斷提醒CPU傳輸完成。
接收數(shù)據(jù)時(shí)，獲取接收引腳的電平，逐位放進(jìn)接收移位器，再放入FIFO，寫入內(nèi)存。在接收完成后產(chǎn)生中斷提醒CPU傳輸完成。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的硬件知识 UART硬件介绍的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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