UART（一）——UART基础

一、定义

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种广泛使用的串行通信协议，用于在设备间通过异步方式传输数据。它无需共享时钟信号，而是依赖双方预先约定的参数（如波特率）完成通信。

功能和特点

基本的 UART 系统只需三个信号即可提供稳健的中速全双工通信：Tx（传输的串行数据）、Rx（接收的串行数据）和接地。

        与SPI和I2C等其他协议相比，不需要专门的clock信号来同步数据传输，这是由其独特的通信机制决定的。
        异步通信方式：发送方在发送数据时，会根据预设的波特率（即每秒传输的位数）来发送数据，而接收方也根据相同的波特率来接收并解析数据。这种机制使得UART能够在没有外部时钟信号的情况下进行有效的数据传输
        内部时钟控制：虽然UART不需要外部的clock信号，但它仍然依赖于内部的时钟信号来控制数据的发送和接收。这些内部时钟信号由UART硬件模块自身提供，用于生成发送和接收数据的节拍。然而，这些内部时钟信号并不需要像SPI或I2C那样通过外部线路传输到其他设备，而是只在本地设备内部起作用。

二、工作原理

将要传输数据的 UART 从数据总线接收数据。数据总线用于通过 CPU、内存或微控制器等其他设备将数据发送到 UART。数据以并行形式从数据总线传输到传输 UART。发送 UART 从数据总线获取并行数据后，添加一个起始位、一个奇偶校验位和一个停止位，从而创建数据包。

接下来，数据包在 Tx 引脚上逐位串行输出。接收 UART 在其 Rx 引脚上逐位读取数据包。然后，接收 UART 将数据转换回并行形式，并删除起始位、奇偶校验位和停止位。最后，接收 UART 将数据包并行传输到接收端的数据总线：

        发送 UART 不是 clock 信号，而是将 start 和 stop 位添加到正在传输的数据包中。这些位定义了数据包的开头和结尾，因此接收 UART 知道何时开始读取这些位。
        当接收 UART 检测到起始位时，它开始以称为波特率的特定频率读取输入位。波特率是衡量数据传输速度的指标，以每秒位数（bps）表示。两个 UART 必须以大致相同的波特率运行。在位的时序相差太大之前，发送和接收 UART 之间的波特率只能相差约 10%，超过此值，位的时序就会脱节。
        两个 UART 还必须配置为发送和接收相同的数据包结构。

关于UART必须了解的几点