串口通信 UART

异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),通常称作UART,是一种异步收发传输器。

首先先来介绍以下同步和异步通信,同步是指,发送方发出数据后,等接收方发回响应以后才发下一个数据包的通讯方式;异步是指,发送方发出数据后,不等接收方发回响应,接着发送下个数据包的通讯方式。换句话说,同步通信是阻塞方式,异步通信是非阻塞方式。在常见通信总线协议中,I2C,SPI属于同步通信而UART属于异步通信。同步通信的通信双方必须先建立同步,即双方的时钟要调整到同一个频率,收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。异步通信在发送字符时,发送端可以在任意时刻开始发送字符,所以,在UART通信中,数据起始位和停止位是必不可少的。

硬件层 常用RS-232标准,这里不详细解释,主要是对应设备的Tx线和Rx线要对应正确。

协议层 协议层中,规定了数据包的内容,它由起始位、主体数据、校验位以及停止位组成,通信双方的数据包格式要约定一致才能正常收发数据 。

波特率:异步通信中由于没有时钟信号,所以2个通信设备需约定好波特率,常见的有4800、9600、115200等。

通信的起始和停止信号:串口通信的一个数据包从起始信号开始,知道停止信号结束。数据包的起始信号由一个逻辑0的数据位表示,而数据包的停止信号可由0.5、1、1.5或2个逻辑1的数据位表示,只要双方约定一致即可。

有效数据:在数据包的起始位之后紧接着的就是要传输的主体数据内容,也称为有效数据,有效数据的长度常被约定为8位或9位长。

数据校验:在有效数据之后,有一个可选的数据校验位。由于数据通信相对容易受到外部干扰导致传输数据出现偏差,可以在传输过程加上校验位来解决这个问题。校验方法有奇校验(odd)、偶校验(even)、0校验(space)、1校验(mark)以及无校验(noparity)。

奇校验要求有效数据和校验位中"1"的个数为奇数,比如一个 8 位长的有效数据为:01101001,此时总共有 4 个"1”,为达到奇校验效果,校验位为"1”,最后传输的数据将是 8 位的有效数据加上 1 位的校验位总共 9 位。偶校验与奇校验要求刚好相反,要求帧数据和校验位中"1"的个数为偶数,比如数据帧:11001010,此时数据帧"1"的个数为 4 个,所以偶校验位为"0”。0 校验是不管有效数据中的内容是什么,校验位总为"0”,1 校验是校验位总为"1”。


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