UART串口详解：异步通信与应用

"UART串口学习笔记" UART串口是一种广泛使用的串行通信接口，全称为通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）。它的主要作用是将计算机内部的并行数据转换为串行数据进行传输，并将接收到的串行数据转化为并行数据供计算机内部处理。UART在通信过程中扮演着重要的角色，尤其在嵌入式系统和单片机设计中，常常用于与外部设备如PC、调试器、EEPROM等进行通信。 UART的通信特性包括以下几个关键点： 1. **数据帧结构**：UART的数据帧由起始位、数据位（通常为7位或8位）、奇偶校验位（可选）和停止位组成。起始位通常为低电平，表示数据传输的开始；数据位是实际传输的信息；奇偶校验位用于简单的错误检测；停止位则为高电平，表示数据传输的结束。 2. **异步通信**：UART采用非同步方式传输数据，即发送端和接收端无需共享时钟源，而是通过起始位和停止位来同步数据传输。这使得UART具有很高的灵活性，但同时也可能因时钟不同步导致数据错误。 3. **奇偶校验**：UART支持奇偶校验，通过在数据位后添加一个位（奇数或偶数），以确保数据帧内1的总数为奇数或偶数。这有助于检测传输过程中可能出现的单比特错误。 4. **数据速率**：UART的数据传输速率（波特率）可调，通常在几百位每秒到数兆位每秒之间。速率的设定决定了数据传输的速度，由UART的控制寄存器进行配置。 5. **中断处理**：UART能处理来自键盘、鼠标等串行设备的中断信号，当有新的数据到达或发送完成时，UART会生成中断请求，通知CPU处理。 6. **缓冲区**：一些高级的UART如16550 UART，配备了输入输出缓冲区，可以存储一定数量的数据，避免了CPU频繁地介入数据交换，提高了系统效率。 7. **全双工通信**：UART支持全双工通信，意味着在同一时间既可以发送数据，也可以接收数据，实现了双向的数据交换。 在实际应用中，UART通常与其他标准接口一起使用，如RS-232C，这是一种物理层标准，定义了UART与外部设备之间的电气连接。RS-232C接口使得UART能够连接调制解调器或其他支持该标准的设备。 UART串口是一种基础但至关重要的通信接口，它使得计算机和其他设备间能以简单且高效的方式进行串行数据交换，广泛应用于各种嵌入式系统和电子设备中。理解UART的工作原理和配置对于开发和调试相关系统至关重要。