UART协议详解：通用异步收发转换器

"UART协议解析" UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种常见的串行通信接口，用于将计算机内部的并行数据转换为串行数据进行传输，同时也可将接收到的串行数据转换回并行数据。UART通常集成在计算机主板上，早期的UART芯片如8250，而现在更多的是16550AFN，这种更新的UART具有更大的内部缓冲区，可以暂存更多的数据。 UART协议的核心特点是异步传输，即发送端和接收端不需要共享时钟，而是依赖于数据帧中的起始位和停止位来同步。数据帧的结构包括一个起始位（通常为低电平），接着是5到8位的数据位（根据配置可以是7位或8位），一个可选的奇偶校验位，以及一个停止位（通常为高电平）。起始位标志着数据的开始，而停止位则指示数据的结束，这样接收端就能识别数据帧的边界。 UART协议的工作速度，也称为波特率，通常设定为38400、9600等，表示每秒传输的位数。在UART通信中，数据采样是关键步骤，接收器会在预定的时间点检查线路状态，以确定数据位的值。由于异步性质，接收器需要在适当的时间窗口内多次采样，以正确解读数据位。 UART协议中，MAX-IDLE参数用于设置空闲字符的计数限制。如果在接收完一个字符后，连续接收到MAX-IDLE个空闲字符（通常表示为高电平），则认为存在一个空闲时间，此时UART会关闭缓冲区，并向CPU发送中断请求，提示CPU从缓冲区读取已接收的数据，防止数据丢失或混乱。 UART除了基本的数据转换功能外，还包括奇偶校验、错误检测和处理中断等功能。奇偶校验位用于检测传输过程中可能出现的错误，接收端可以通过计算数据位的奇偶性来验证数据的完整性。中断处理则是UART处理键盘、鼠标等串行设备输入的关键，当这些设备有数据传输时，UART会向CPU发送中断请求，以便及时处理。 UART协议在许多嵌入式系统、微控制器以及PC的串口通信中广泛使用，是连接各种串行设备的基础，如串口打印机、GPS模块、Modem等。其简单、灵活的特性使得UART在低速率通信场景下依然有着广泛的应用。