UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 协议是一种用于异步串行通信的标准,允许数据在两个设备之间通过串行总线进行双向传输。UART的设计目的是将并行数据转换为串行格式,以便通过一对导线(或无线链路)进行传输,然后再在接收端将串行数据转换回并行格式。
UART的关键特点:
- 异步通信:UART使用起始位和停止位来同步数据包,而不是使用外部时钟信号。这使得UART设备能够独立操作,只要它们配置有相同的波特率(传输速率)。
- 全双工:UART支持同时发送和接收数据,使用两条独立的信号线(TX 和 RX)。
- 简单性:UART仅需要最少的信号线(通常为TX,RX和GND)和基本的电路就能实现数据传输。
- 校验位:UART数据包可以包含一个可选的奇偶校验位,用于检测传输中的错误。
UART数据包结构:
- 起始位:一个低电平信号,表示数据包的开始。
- 数据位:5到8位长的数据,其中最常用的长度是8位。
- 奇偶校验位:可选,用于错误检测。
- 停止位:1或2个高电平信号,表示数据包的结束。
UART的应用:
UART常用于短距离通信,例如:
- 计算机和外围设备(如打印机、调制解调器)之间的通信。
- 微控制器与传感器或执行器之间的通信。
- 两个微控制器之间的点对点通信。
UART的配置参数:
- 波特率:单位时间内传输的比特数,通常以bps(bits per second)表示。
- 数据位:每帧数据包含的有效数据位数量。
- 奇偶校验:无校验、奇校验或偶校验。
- 停止位:结束数据帧的位数,通常为1或2。
UART的局限性:
- UART不适合高速数据传输,因为异步机制限制了数据的传输速率。
- 由于缺乏时钟同步,长距离传输可能会受到信号衰减和噪声的影响。
UART协议因其简单性和可靠性而在嵌入式系统和计算机通信中广泛应用。在设计UART接口时,确保两个通信设备具有匹配的配置参数是非常重要的。
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