UART：串行通信协议详解

"UART-SPI-IIC通信协议文档" UART（通用异步接收发送器，Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种广泛应用于嵌入式系统中的串行通信接口，允许设备进行全双工数据传输。它能够将并行数据转换为串行数据流，同时也可将接收到的串行数据转换回并行数据，以便内部处理。UART不仅用于设备间的通信，还负责处理中断信号，例如来自键盘或鼠标的信号，并且在一些高级版本中，如16550 UART，还提供了数据缓冲区，增强了数据处理能力。 在硬件接口方面，UART通常包含两个主要端口：TX（数据发送）和RX（数据接收）。当两个设备通信时，它们的TX连接到对方的RX，反之亦然，从而形成一个简单的通信链路。例如，常见的USB接口实际上就是基于UART的通信方式。 UART的工作原理包括发送和接收两个主要过程。在发送时，数据从发送FIFO（先进先出队列）读取，经过“并行到串行”的转换，然后以起始位开始，接着是数据位（低位先发），奇偶校验位（如果启用），最后是停止位。接收端则在检测到起始位后，进行“串行到并行”转换，并检查可能的错误，如溢出、奇偶校验错误、帧错误和线中止错误。 波特率的设定是UART通信的关键部分，通过一个22位的波特率除数来确定位周期，由16位整数和6位小数组成。这使得UART在高系统时钟频率下能够精确地生成各种标准波特率，确保数据传输的准确无误。 在实际操作中，当数据被写入发送FIFO时，UART开始按照预设的参数（如波特率、数据位数、停止位数和校验类型）发送数据。发送过程中，UART的忙标志位BUSY保持有效，表明设备正忙于传输。直到发送FIFO为空，发送过程才会结束。接收过程类似，当数据从线路接收并被写入接收FIFO时，可以进行相应的错误检测和数据处理。 UART因其简单、灵活的特性，成为嵌入式系统中连接不同设备的标准选择，尤其是在需要低速通信的场合。尽管现代有许多其他高速通信协议，如SPI（串行外围接口）和I2C（集成电路间通信），但UART仍然在很多应用中占有一席之地，特别是在需要低功耗和简单接口的场合。