一文搞懂UART通信协议

图1.两个UART彼此直接通信

• 发送器(Tx)
• 接收器(Rx)

UART线用作发送和接收数据的通信介质。请注意，UART设备具有专门用于发送或接收的发送和接收引脚。对于UART和大多数串行通信，发送和接收设备需要将波特率设置为相同的值。波特率是指信息传输到信道的速率。对于串行端口，设定的波特率将用作每秒传输的最大位数。表1总结了关于UART必须了解的几点。

表1.UART概要

数据帧包含所传输的实际数据。如果使用奇偶校验位，数据帧长度可以是5位到8位。如果不使用奇偶校验位，数据帧长度可以是9位。在大多数情况下，数据以最低有效位优先方式发送。

为了表示数据包结束，发送UART将数据传输线从低电压驱动到高电压并保持1到2位时间。

第一步：发送UART从数据总线并行接收数据。

第五步：接收UART将串行数据转换回并行数据，并将其传输到接收端的数据总线。

图12.接收UART至数据总线

建议为每个UART设备实现帧协议来增加安全性，帧协议要求发送和接收设备使用相同的配置。

使用任何硬件通信协议时，首先必须检查数据手册和硬件参考手册。以下是要遵循的步骤：

第二步：在存储器映射下面检查UART地址。

第三步：检查UART端口的具体信息，例如工作模式、数据位长度、奇偶校验位和停止位。示例MCU提供了一个全双工UART端口，其与PC标准UART完全兼容。UART端口提供一个简化的UART接口用于连接其他外设或主机，支持全双工、DMA和异步串行数据传输。UART端口支持5到8个数据位，以及无校验、偶校验和奇校验。帧由一个半或两个停止位终止。

第四步：检查UART操作的详细信息，包括波特率计算。波特率通过以下示例公式进行配置。此公式随微控制器而异。

数据手册中的UART端口详细信息示例：

• 5到8个数据位
• 1、2或1 ½个停止位
• 无、偶数或奇数奇偶校验
• 可编程过采样率为4、8、16、32
• 波特率 = PCLK/((M + N/2048) × 2OSR + 2 × DIV

• 调试：在开发过程中及早发现系统错误很重要。添加UART便可从系统捕捉消息，帮助排除错误。
• 制造功能级追踪：日志在制造业中非常重要。通过日志可确定功能，提醒操作员生产线上正在发生的事情。
• 客户更新：软件更新非常重要。完整的动态硬件和支持更新的软件对于拥有完整系统至关重要。
• 测试/验证：在产品离开制造过程之前进行验证有助于为客户提供最优质的产品。