通信工程学习:什么是UART通用异步收发器

UART:通用异步收发器

        UART,全称Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,即通用异步收发传输器,是一种广泛应用于嵌入式领域的串行、异步、全双工通信协议。以下是关于UART的详细介绍:

一、定义与特点

        定义:

        UART是一种将资料由串行通信与并行通信间作传输转换的硬件,通常表现为独立的模块化芯片或集成于微处理器中的周边设备。

        特点:

        1、异步通信:

数据以字符为单位传输,没有时钟信号来同步数据。

        2、全双工:

支持同时发送和接收数据。

        3、串行通信:

利用一条传输线将数据按位进行顺序传送,通信线路简单,适用于远距离通信。

        4、灵活性高:

支持多种数据格式和波特率设置。

二、工作原理

        UART的工作原理是将传输数据的每个二进制位一位接一位地传输。在UART通信协议中,信号线上的状态为高电平时代表‘1’,低电平时代表‘0’。具体的数据传输过程包括起始位、数据位、校验位(可选)和停止位。

        1、起始位:

      当总线空闲时,信号线保持高电平。当开始传输数据时,发送方先发出一个逻辑“0”的信号(低电平),表示数据传输的开始。

        2、数据位:

      紧随起始位之后的是数据位,可以是5、6、7、8位等,具体取决于UART的设置。数据位按低位到高位的顺序发送。

        3、校验位(可选):

      用于检错,可以是奇偶校验位、固定校验位或无校验位。奇偶校验位会确保传输的数据中1的个数为奇数或偶数。

        4、停止位:

      表示数据传输的结束,并提供计算机校正时钟的机会。停止位可以是1位、1.5位或2位,停止位越多,数据传输越稳定但速度越慢。

三、应用场景

        UART的应用场景非常广泛,包括但不限于:

        嵌入式系统:如微控制器、微处理器等之间的通信。

        上位机和下位机之间的通信:如PC与嵌入式设备之间的数据交换。

        外接模块:如GPS、蓝牙模块等与主设备的通信。

四、配置与设置

        在使用UART进行通信时,需要对UART进行配置和设置,包括波特率、数据位、校验位和停止位等。这些设置需要通信双方达成一致,以确保数据的正确传输。

        1、波特率:

        表示数据传输速度,即每秒钟传输的二进制位数。常见的波特率有9600、19200、38400、57600、115200等。

        2、数据位:

可以选择5、6、7、8位等,一般默认为8位。

        3、校验位:

根据需要选择奇校验、偶校验、固定校验位或无校验位。

        4、停止位:

通常选择1位或2位停止位,以提供足够的时钟校正机会。

五、总结

        UART作为一种通用异步收发传输器,在嵌入式系统和各种通信场景中发挥着重要作用。其异步通信、全双工、串行通信等特点使得UART成为远距离、低速数据传输的理想选择。通过合理配置和设置UART的参数,可以实现高效、可靠的数据传输。

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