如何确定异步链接两端的UART时钟源的容限

本应用笔记讨论了在UART中实现的常用串行异步通信协议的时序要求。本文介绍了如何确定异步链接两端的UART时钟源的容限。RS-232规范可以追溯到1962年，当时它是由电子工业联盟（EIA）首次发布的。该规范随着时间的推移发生了变化，纳入了更高的数据速率，并缩小了电信行业协会（TIA），国际电信联盟（ITU）和国际标准化组织（ISO）要求之间的兼容性差距。

背景技术

RS-232规范可以追溯到1962年，当时它是由电子工业联盟（EIA）首次发布的。该规范随着时间的推移发生了变化，纳入了更高的数据速率，并缩小了电信行业协会（TIA），国际电信联盟（ITU）和国际标准化组织（ISO）要求之间的兼容性差距。RS-232规范的当前版本是1997年10月发布的EIA / TIA-232-F。

RS-232受益于1970年代后期以来MSI IC的可用性，MSI IC具有以合理的价格处理规范的复杂性。这些IC是通用异步接收发送器（UART）。现在，许多大规模集成（LSI）IC（包括微控制器）都具有该功能。

通常，UART的可用性促使业界以非RS-232方式使用RS-232串行协议。常见的示例是RS-485传输，光隔离传输以及使用单端物理层（即0到3.3V而不是±5V或±10V）的传输。本文介绍了串行接口的一般时序方面，而不是握手或物理层的应用细微差别。因此，本应用笔记适用于所有通用UART应用。

UART时序

图1显示了一个典型的UART帧。它包括一个START位，8个数据位和一个STOP位。在RS-232应用中，其他变体也是可能的。例如，数据包的长度可以为5、6或7位，可以有2个STOP位，或者可以在数据包和STOP位之间插入奇偶校验位以进行基本错误检测。图1显示了在UART的发送数据（TXD）或接收数据（RXD）引脚上看到的信令。RS-232总线驱动器会进行反相以及电平转换，因此逻辑1为总线上的负电压，逻辑0为正电压。

典型的UART数据帧。

当两个UART通信时，假设发送器和接收器都知道信令速度。接收方不知道何时发送数据包（无接收方时钟）；因此，该协议称为“异步”。接收器电路相应地比发射器电路复杂。发送器只需以定义的比特率输出一帧数据。相反，接收器必须识别帧的开始以使其自身同步，并因此确定位流的最佳数据采样点。

图2显示了UART接收器用来使其自身与接收到的帧同步的常用方法。接收UART使用的时钟是数据速率的16倍。在低电平有效START位的开始处的下降沿可以识别出一个新的帧。当信号从高电平有效STOP位或总线空闲状态改变时，就会发生这种情况。接收UART在该下降沿复位其计数器，期望中起始位在8个时钟周期后出现，并预期随后每个位的中点将在此后每16个时钟周期出现一次。通常在位时间的中间对START位进行采样，以检查电平是否仍然很低，并确保检测到的下降沿是START位，而不是噪声尖峰。另一个改进是对START位采样了3次（时钟计数7、8和9）

UART接收帧同步和数据采样点。

编辑：hfy