UART
一、含义:
通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通常称作UART) 是一种串行异步收发协议,.
二、工作原理:
将数据的二进制位一位一位的进行传输。在UART通讯协议中信号线上的状态位高电平代表1低电平代表0。当然两个设备使用UART串口通讯时,必须先约定好传输速率和一些数据位。
三、通信协议
- 1、空闲位:UART协议规定,当总线处于空闲状态时信号线的状态为1即高电平
- 2、起始位:开始进行数据传输时发送方要先发出一个低电平0来表示传输字符的开始。因为空闲位一直是高电平所以开始第一次通讯时先发送一个明显区别于空闲状态的信号即为低电平。
- 3、数据位:起始位之后就是要传输的数据,数据可以是5,6,7,8,9位,构成一个字符,一般都是8位。先发送最低位最后发送最高位。
- 4、奇偶校验位:数据位传送完成后,要进行奇偶校验,校验位其实是调整个数,串口校验分几种方式:
(1)无校验:(no parity)
(2)奇校验:(odd
parity):如果数据位中1的数目是偶数,则校验位为1,如果1的数目是奇数,校验位为0。
(3)偶校验:(even
parity):如果数据为中1的数目是偶数,则校验位为0,如果为奇数,校验位为1。
(4)奇偶校验:mark parity:校验位始终为1
(5)空间对等校验:space parity:校验位始终为0 - 5、停止位:数据结束标志,可以是1位,1.5位,2位的高电平。
- 6、波特率:数据传输速率使用波特率来表示,单位bps(bits per second),常见的波特率9600bps,115200bps等等,其他标准的波特率是1200,2400,4800,19200,38400,57600。举个例子,如果串口波特率设置为9600bps,那么传输一个比特需要的时间是1/9600≈104.2us。
四、示例
以9600 8N1(9600波特率,8个数据位,没有校验位,1位停止位)为例,这是目前最常用的串口配置,现在我们传输‘o’‘k’两个ASCII值,‘o’的ASCII为79,对应的二进制数据为01001111 ,‘k’对应的二进制数据为01001011 ,传输的格式数据如下图所示。
串口波特率为9600,1bit传输时间大约为104us,传送一个数据实际是10个比特(开始位,8个数据位,停止位),一个bytes传输速率实际为9600*8/10=7680bps。
五、优缺点
因为UART没有时钟信号,无法控制何时发送数据,也无法保证按照完全相同的速度接收数据。因此,双方以不同的速度进行数据接收和发送,就会出现问题。而且数据帧最大支持9位数据,不支持多主机或多从机的主从系统;
六、参考链接
UART数据发送和接收(Verilog)
UART详解
UART协议快速扫盲(图文并茂+超详细)
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