UART的基础简介 - 全文

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）通用异步收发器。

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。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是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用来与PC进行通信，包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信

UART用一条传输线将数据一位位地顺序传送，以字符为传输单位

通信中两个字符间的时间间隔多少是不固定的， 然而在同一个字符中的两个相邻位间的时间间隔是固定的

数据传送速率用波特率来表示， 指单位时间内载波参数变化的次数， 或每秒钟传送的二进制位数

如每秒钟传送240个字符， 而每个字符包含10位（1个起始位， 1个停止位， 8个数据位）， 这时的波特率为2400Bd

传输时序如下图

在UART中，信号线上共有两种状态， 分别用逻辑1（高电平）和逻辑0（低电平）来区分

在空闲时， 数据线应该保持在逻辑高电平状态

其中各位的意义如下

起始位（Start Bit）： 先发出一个逻辑0信号， 表示传输字符的开始

数据位（Data Bits）： 可以是5~8位逻辑0或1. 如ASCII码（7位）， 扩展BCD码（8位）小端传输

校验位（Parity Bit）： 数据位加上这一位后， 使得1的位数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验）

停止位（Stop Bit）： 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

空闲位： 处于逻辑1状态， 表示当前线路上没有资料传送

简单的讲：（UART与COM）

嵌入式里面说的串口，一般是指UART口， 但是我们经常搞不清楚它和COM口的区别， 以及RS232， TTL等关系， 实际上UART，COM指的物理接口形式（硬件）， 而TTL、RS-232是指的电平标准（电信号）。

UART有4个pin（VCC， GND， RX， TX）， 用的TTL电平， 低电平为0（0V），高电平为1（3.3V或以上）。

COM口是我们台式机上面常用的口（下图），9个pin， 用的RS232电平， 它是负逻辑电平，它定义+5~+12V为低电平，而-12~-5V为高电平

详细的说：

UART的特征

一般uart控制器在嵌入式系统里面都做在cpu一起，像飞思卡尔的IMX6芯片就是这样，有多个uart控制器。

引脚介绍（COM口比较多pin，但是常用的也是这几个）：

VCC：供电pin，一般是3.3v，在我们的板子上没有过电保护，这个pin一般不接更安全

GND：接地pin，有的时候rx接受数据有问题，就要接上这个pin，一般也可不接

RX：接收数据pin

TX：发送数据pin，我之前碰到串口只能收数据，不能发数据问题，经baidu，原来是设置了流控制，取消就可以了，适用于putty，SecureCRT

在调试的时候， 多数情况下我们只引出rx，tx即可。 比如调试gps模块， IC数据直接通过uart上报，我就直接用了两个线连出了rx，tx，连上串口转USB小板， 电脑从串口直接获取数据，这样跳过了开发板，测试了gps的数据有没有问题。

使用方法：

我们常用UART口进行调试，但是UART的数据要传到电脑上分析就要匹配电脑的接口，通常我们电脑使用接口有COM口和USB口（最终在电脑上是一个虚拟的COM口），但是要想连上这两种接口都要需要进行硬件接口转换和电平转换。

如果连接电脑COM口， 需要一个类似下图的转换小板， 它实现了TTL电平和RS232电平互转， 我之前使用过， 但是现在很少用了。

如果要连接USB接口， 需要类似下面的小板， 它实现了TTL电平和USB电平的转换， 这种使用的较多。

总结

1、串口、COM口是指的物理接口形式（硬件）。而TTL、RS-232、RS-485是指的电平标准（电信号）。

2、接设备的时候，一般只接GND RX TX。不会接Vcc或者+3.3v的电源线，避免与目标设备上的供电冲突。

3、PL2303、CP2102芯片是 USB 转 TTL串口 的芯片，用USB来扩展串口（TTL电平）

4、MAX232芯片是 TTL电平与RS232电平的专用双向转换芯片，可以TTL转RS-232，也可以RS-232转TTL。

5、TTL标准是低电平为0，高电平为1（+5V电平）。RS-232标准是正电平为0，负电平为1（±15V电平）。

6、RS-485与RS-232类似，但是采用差分信号负逻辑。这里略过不讲。

其他

串口进行通信的方式有两种：同步通信方式和异步通信方式

SPI（Serial Peripheral Interface：串行外设接口）;

I2C（INTER IC BUS：意为IC之间总线），一（host）对多，以字节为单位发送。

UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器）， 一对一，以位为单位发送。