通俗易懂的UART帧格式，单片机玩家都知道的

今天的主角是 UART，我们通常说的串口，UART 包含 TTL 电平和 RS-232 电平两种，嵌入式系统里面，单片机的串口一般都是 TTL 电平。

今天的内容关于 UART 的帧格式，比较简单，玩过单片机的小伙伴应该都知道。

UART 的英文全称是：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，意为通用异步收发传输器。

UART 因为有两根线数据线 TX 和 RX，可以以全双工的形式进行发送和接收数据，同一时刻，两条链路的发送器和接收器可以同时传输数据。

区别于全双工的，还有另一种，是半双工，因为只有一根数据线，所以数据传输是这样。

或者是下面这样，同一时刻，只有一条链路在传输数据。

除了双工形式，还有一种是半工，只有发送器到接收器这一个链路。

说完了 UART 的工作模式，下面进入主题——UART 帧格式，也可以称之为 UART 协议，单片机与 PC 之间的通信，为了保证数据通信的可靠性，双方都必须遵从 UART 协议。

UART 数据帧格式

其中各位的含义如下：

起始位：发送 1 位逻辑 0（低电平），开始传输数据。

数据位：可以是 5~8 位的数据，先发低位，再发高位，一般常见的就是 8 位（1 个字节），其他的如 7 位的 ASCII 码。

校验位：奇偶校验，将数据位加上校验位，1 的位数为偶数（偶校验），1 的位数 4 为奇数（奇校验）。

停止位：停止位是数据传输结束的标志，可以是 1/1.5/2 位的逻辑 1（高电平）。

空闲位：空闲时数据线为高电平状态，代表无数据传输。

如果我们传输数据 0X33（00110011），那么对应的波形就是如下这样，因为是 LSB 在前，所以 8 位数据依次是 11001100

发送 0X33 数据帧格式

如果再发其他数据，再依次循环这个过程即可。

UART 是异步传输，以 1 个字符为传输单位，传输 2 个字符之间的时间间隔，比如传输 0X33 后再传输 0X35，这两者时间间隔是未知的。

但是同一字符内相邻位间的时间间隔是确定的，比如 0X33 低两位的 1 和 1 之间的时间间隔是确定的，这涉及到 UART 传输速率的概念——波特率。

波特率的单位是 bps，全称是 bit per second，意为每秒钟传输的 bit 数量。

波特率 9600bps，代表每秒钟传输 bit 的数量为 9600，那么传输 1bit 数据的时间就是 1/9600=104us，波特率 115200bps，代表传输 1bit 数据的时间是 8us。

两个串口之间是如何发送和接受数据呢？

首先，UART1 以 9600 波特率发送 0X33，先在数据线上放 1 个 104us 脉宽的低电平（起始位），然后是连续 2 个 104us 脉宽的高电平（2bit 逻辑 1），依次类推。

其次，UART2 以 9600 波特率接收 0X33，通过数这些数据的脉宽，来确认数据。

为了确保数据传输的正确性，减少误差，一般 UART1 和 UART2 之间的波特率差别小于 10%，一次最多只能传输 1 个字节（8bit），也有效减小了累计误差。

审核编辑 黄昊宇