uart串口通信协议

　　串行通信的初步认识

　　通信按照基本类型可以分为并行通信和串行通信。并行通信时数据的各个位同时传送，可以实现字节为单位通信，但是因为通信线多占用资源多，成本高。比如我们前边用到的P0 = 0xfe;一次给P0的8个IO口分别赋值，同时进行信号输出，类似于有8个车道同时可以过去8辆车一样，这种形式就是并行的，我们习惯上还称P0、P1、P2和P3为51单片机的4组并行总线。

　　而串行通信，就如同一条车道，一次只能一辆车过去，如果一个0xfe这样一个字节的数据要传输过去的话，假如低位在前高位在后，那发送方式就是0-1-1-1-1-1-1-1-1，一位一位的发送出去的，要发送8次才能发送完一个字节。

　　UART是用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了。作为接口的一部分，UART还提供以下功能：

　　将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流；

　　将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用；

　　在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验；

　　在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除启停标记；

　　处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是串行设备）；

　　可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题

　　

　　计算机与UART：

　　因为计算机内部采用并行数据，不能直接把数据发到Modem，必须经过UART整理才能进行异步传输，其过程 为：CPU先把准备写入串行设备的数据放到UART的寄存器（临时内存块）中，再通过FIFO（First Input First Output，先入先出队列）传送到串行设备，若是没有FIFO，信息将变得杂乱无章，不可能传送到Modem。

　　它是用于控制计算机与串行 设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了RS-232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了。 作为接口的一部分，UART还提供以下功能：将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内 部并行数据的器件使用。在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除启 停标记。处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠标也是串行设备）。可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。有一些比较高档的UART还提供输入 输出数据的缓冲区，现在比较新的UART是16550，它可以在计算机需要处理数据前在其缓冲区内存储16字节数据，而通常的UART是8250。现在如 果您购买一个内置的调制解调器，此调制解调器内部通常就会有16550 UART。

　　UART是计算机中串行通 信端口的关键部分。在计算机中，UART相连于产生兼容RS232规范信号的电路。RS232标准定义逻辑“1”信号相对于地为-3到-15伏，而逻辑 “0”相对于地为+3到+15伏。所以，当一个微控制器中的UART相连于PC时，它需要一个RS232驱动器来转换电平。

　　Uart这里指的是TTL电平的串口；RS232指的是RS232电平的串口。

　　TTL电平是5V的，而RS232是负逻辑电平，它定义+5~+12V为低电平，而-12~-5V为高电平。

　　Uart串口的RXD、TXD等一般直接与处理器芯片的引脚相连，而RS232串口的RXD、TXD等一般需要经过电平转换（通常由Max232等芯片进行电平转换）才能接到处理器芯片的引脚上，否则这么高的电压很可能会把芯片烧坏。

　　我们平时所用的电脑的串口就是RS232的，当我们在做电路工作时，应该注意下外设的串口是Uart类型的还是RS232类型的，如果不匹配，应当找个转换线（通常这根转换线内有块类似于Max232的芯片做电平转换工作的），可不能盲目地将两串口相连。

　　UART如何通信：

　　UART首先将接收到的并行数据转换成串行数据来传输。消息帧从一个低位起始位开始，后面是5~8个数据位，一个可用的奇偶位和一个或几个高位停止位。接 收器发现开始位时它就知道数据准备发送，并尝试与发送器时钟频率同步。如果选择了奇偶，UART就在数据位后面加上奇偶位。奇偶位可用来帮助错误校验。

　　在接收过程中，UART从消息帧中去掉起始位和结束位，对进来的字节进行奇偶校验，并将数据字节从串行转换成并行。UART也产生额外的信号来指示发送和接收的状态。例如，如果产生一个奇偶错误，UART就置位奇偶标志。

　　UART通信速率：

　　数据传输可以首先从最低有效位（LSB）开始。然而，有些UART允许灵活选择先发送最低有效位或最高有效位（MSB）。微控制器中的UART传送数据的 速度范围为每秒几百位到1.5Mb。例如，嵌入在ElanSC520微控制器中的高速UART通信的速度可以高达1.152Mbps。UART波特率还受 发送和接收线对距离（线长度）的影响。

　　目前，市场上有只支持异步通信和同时支持异步与同步通信的两种硬件可用于UART。前者就是UART名字本身的含义，在摩托罗拉微控制器中被称为串行通信 接口（SCI）；Microchip微控制器中的通用同步异步收发器（USART）和在富士通微控制器中的UART是后者的两个典型例子。

　　UART通信协议：

　　UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。

　　其中各位的意义如下：

　　起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输字符的开始。

　　资料位：紧接着起始位之后。资料位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用ASCII码。从最低位开始传送，靠时钟定位。

　　奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以此来校验资料传送的正确性。

　　停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。 由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供 计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。

　　空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有资料传送。

　　波特率：是衡量资料传送速率的指标。表示每秒钟传送的二进制位数。例如资料传送速率为120字符/秒，而每一个字符为10位，则其传送的波特率为10×120=1200位/秒=1200波特。