嵌入式软件工程师-硬件接口与通信协议-UART协议_UART与USART的区别.docx

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UART协议简介

1UART协议的基本概念

UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步收发传输器）是一种用于串行通信的协议，广泛应用于计算机和外围设备之间的数据传输。在UART通信中，数据以串行方式在一条信道上传输，每个数据位（bit）被依次发送，通常包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。这种通信方式不需要时钟信号同步，而是通过数据位之间的间隔来实现异步通信，因此在长距离通信中具有较高的灵活性和可靠性。

1.1UART的组成

UART由接收器和发送器两部分组成，它们分别负责接收和发送数据。在发送数据时，UART将并行数据转换为串行数据，通过一条数据线发送出去；在接收数据时，UART将串行数据转换为并行数据，供处理器处理。此外，UART还包含一个控制单元，用于管理数据的发送和接收，以及处理错误检测和控制。

1.2UART的通信参数

UART通信的参数主要包括波特率、数据位、停止位和奇偶校验位。波特率（BaudRate）定义了数据传输的速率，通常以每秒传输的位数来表示。数据位（DataBits）定义了每个字符中数据位的数量，通常为5到8位。停止位（StopBits）用于表示一个字符的结束，可以是1、1.5或2位。奇偶校验位（ParityBit）用于错误检测，可以是无校验、奇校验或偶校验。

2UART通信的工作原理

UART通信的工作原理基于异步串行通信，这意味着发送和接收设备不需要共享一个时钟信号。数据的发送和接收是通过一系列的信号电平变化来实现的，每个信号电平变化代表一个数据位。

2.1数据帧结构

UART通信的数据帧结构如下：

起始位：一个低电平信号，表示数据帧的开始。

数据位：5到8位的数据，从最低有效位（LSB）开始发送。

奇偶校验位（可选）：用于错误检测，根据设置，可以是奇校验或偶校验。

停止位：1到2位的高电平信号，表示数据帧的结束。

2.2波特率同步

尽管UART通信是异步的，但发送和接收设备需要在波特率上保持一致，以确保数据的正确传输。波特率的设置通常基于一个基准时钟频率，通过分频器来调整，以达到所需的波特率。

2.3通信流程

UART通信的流程如下：

发送设备将数据转换为串行格式，并在起始位后开始发送。

接收设备检测到起始位的低电平信号后，开始同步接收数据。

数据位被依次接收，接收设备根据波特率和数据位的设置来同步数据。

奇偶校验位（如果启用）被接收设备用来检测传输错误。

停止位的高电平信号表示数据帧的结束，接收设备在检测到停止位后，将数据转换为并行格式，供处理器处理。

2.4示例代码

以下是一个使用Arduino开发板进行UART通信的示例代码，该代码将通过串行端口发送一个简单的字符串。

//ArduinoUART通信示例代码

voidsetup(){

//设置串行通信波特率为9600

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

//发送字符串

Serial.println(Hello,UART!);

//暂停1秒

delay(1000);

}

在上述代码中，Serial.begin(9600)用于初始化串行通信，设置波特率为9600。Serial.println(Hello,UART!);用于发送字符串，delay(1000);用于暂停1秒，以便接收设备有足够的时间接收数据。

2.5结论

UART协议是一种广泛应用于串行通信的协议，它通过异步方式在设备之间传输数据，具有较高的灵活性和可靠性。理解和掌握UART通信的工作原理和参数设置，对于进行串行通信的设备设计和调试具有重要意义。#UART与USART的区别

3UART和USART的定义与功能

UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）是一种异步串行通信协议，用于在两个设备之间进行全双工数据传输。UART协议允许设备在没有时钟信号同步的情况下，通过两条数据线（TX和RX）发送和接收数据。数据通常以字节为单位传输，每个字节由起始位、数据位、奇偶校验位（可选）和停止位组成。

USART（UniversalSynchronous/AsynchronousReceiver/Transmitter）是UART的扩展版本，它不仅支持异步通信，还支持同步通信。在同步模式下，USART使用额外的时钟线来同步数据传输，这使得数据传输更加稳定和精确。此外，USART通常具有更高级的功能，如可编程的数据位长度、多种停止位选项和更复杂的错误检测机制。

3.1示例：使用STM32F103微控制器的USART进行异步通信