通用异步接收器发送器协议

UART指的是通用异步接收器发送器协议。从名称就可以看出，UART主要用于串行通信。由此可以了解UART的功能。 U“Universal”意味着这种协议可以应用于任何发射器和接收器。 A它是用于异步传输的，这意味着无法使用时钟信号来进行数据的传输。R以及 T所谓“接收器”和“发射器”，其实指的是UART协议。在这种协议中，串行数据通信可以在没有时钟信号的情况下进行。

UART主要用于串行通信。在本文中，我们将探讨如何利用UART实现并行通信，以及如何配置UART。此外，我们还会了解UART中的数据格式。最后，我们将讨论UART的优缺点。

UART基础知识

UART是一种通用异步收发器协议，用于实现串行通信。 这里使用了两根导线，其中只有一根导线用于传输信号，而另一根导线则用于接收信号。 在这里，可以配置数据格式以及传输速度。 因此，在开始通信之前，必须先确定数据的格式以及传输速度。 这里的通信数据格式和传输速度将会被明确说明。由于这里没有时钟装置，因此这种通信方式被称为异步通信，其协议采用UART协议。 在这里，我们将了解这个协议在物理层面的设计方式。

在这里，设备A具有发射器引脚和接收器引脚；而设备B则拥有接收器引脚和发射器引脚。设备A的发射器引脚需要与设备B的接收器引脚相连，同时设备B的发射器引脚也需要与设备A的接收器引脚相连。我们只需要连接这两根导线，就可以实现通信了。

如果设备A想要发送数据，那么它就会通过发射器的引脚来发送数据。此时，设备B作为接收器，可以接收到这些数据。而如果设备A希望接收数据的话，那么就可以通过设备B的TX端口来接收这些数据了。 如果将这种UART的串行通信方式与并行通信方式进行比较的话，可以发现，在并行通信中需要多个总线来传输数据。 从线路数量来看，UART的复杂性较高，不过在速度方面，并行通信则更为优越。

因此，当需要高速传输时，我们应该选择并行通信方式。而对于低速应用来说，则必须使用UART方式，这样系统的复杂性就会降低。

在传输之前，需要先配置UART的参数。这两种设备都需要通过协议进行连接，并且必须了解数据传输的速度。 首先，需要确定两台设备的速度。 现在，需要配置设备A和B的数据传输速度，这个速度被称为波特率。因此，设备A和B的波特率应该相同。否则，这两个设备就无法理解数据的传输速度和方式了。 之后，需要配置数据长度。在这里，无论是 DEVICE A 还是 DEVICE B，都应以固定的数据长度来传输数据。如果 DEVICE A 正在发送数据，那么其数据长度也应该是固定的。 也就是说，如果设备A的数据存储大小为8位，那么设备B的数据存储大小也应该是8位。 之后，需要检查数据的传输或接收时间、前导比特以及停止比特。

现在，我们将了解数据的格式，以及通信是否遵循UART协议。在数据传输过程中，我们采用了NRZ编码方式。

UART数据格式

假设设备A正在向设备B发送数据。当设备A的发送器将数据发送给设备B的接收器时，该信号会处于逻辑高状态。此时，发送一个起始位，该位的数值为逻辑0。一旦起始位被发送出来，设备B就会知道有人正在与之进行通信。此时，两个设备的传输速度都是相同的。因此，在起始位之后，设备A可以继续发送数据。

假设数据长度为8位，那么我们将传输8位数据。这些8位数据会被设备B接收。也可以采用奇偶校验位来进行校验，不过这样做是可选的，但这样做确实能提升数据传输的可靠性。 通过使用奇偶校验位，可以判断接收到的数据是否正确。 假设我们正在发送数字 1 1 1 0 0 0 1 0。 现在，我们有4个1。由于1的数量是偶数，因此奇偶性为偶数。根据规则，应该将逻辑值0分配给这个位置。 假设我们接收到的数据存在一些错误，比如数字0被错误地转换为了1。那么，对于这样的错误数据来说，其奇偶校验值将会是0。因为该数据中包含5个1，所以这里的奇偶校验值出现了不匹配的情况。由此可以确认，接收到的数据确实存在错误。

UART协议的优点

• 它仅通过两条线路进行物理连接，因此物理上的接口数量较少。
• 配置数据和数据大小非常简单。传输速度也可以进行调节。在大多数情况下，UART协议的波特率为9600。通过使用两条线，可以实现全双工模式，这也是UART的主要优势之一。
• 可能会出现错误导致的拘留情况。

UART协议的缺点/局限性

• UART采用串行通信方式，因此其传输速度相对较慢。
• 起始位、停止位，以及奇偶校验位，都属于额外的开销。
• 由于这是一种异步通信方式，因此我们需要在配置方面做很多事情。例如，我们应该让两台设备的运行速度保持一致，因为此时时钟信号并不存在。