UART簡介

　　UART是一種通用串行數(shù)據總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實現(xiàn)全雙工傳輸和接收。在嵌入式設計中，UART用來與PC進行通信，包括與監(jiān)控調試器和其它器件，如EEPROM通信。因為計算機內部采用并行數(shù)據，不能直接把數(shù)據發(fā)到Modem，必須經過UART整理才能進行異步傳輸，其過程為：CPU先把準備寫入串行設備的數(shù)據放到UART的寄存器（臨時內存塊）中，再通過FIFO（First Input First Output，先入先出隊列）傳送到串行設備，若是沒有FIFO，信息將變得雜亂無章，不可能傳送到Modem。

　　UART首先將接收到的并行數(shù)據轉換成串行數(shù)據來傳輸。消息幀從一個低位起始位開始，后面是5~8個數(shù)據位，一個可用的奇偶位和一個或幾個高位停止位。接收器發(fā)現(xiàn)開始位時它就知道數(shù)據準備發(fā)送，并嘗試與發(fā)送器時鐘頻率同步。如果選擇了奇偶，UART就在數(shù)據位后面加上奇偶位。奇偶位可用來幫助錯誤校驗。

　　在接收過程中，UART從消息幀中去掉起始位和結束位，對進來的字節(jié)進行奇偶校驗，并將數(shù)據字節(jié)從并行轉換成串行。UART也產生額外的信號來指示發(fā)送和接收的狀態(tài)。例如，如果產生一個奇偶錯誤，UART就置位奇偶標志。

　　UART基本結構

　　⑴輸出緩沖寄存器，它接收CPU從數(shù)據總線上送來的并行數(shù)據，并加以保存。

　　⑵ 輸出移位寄存器，它接收從輸出緩沖器送來的并行數(shù)據，以發(fā)送時鐘的速率把數(shù)據逐位移出，即將并行數(shù)據轉換為串行數(shù)據輸出。

　?、?輸入移位寄存器，它以接收時鐘的速率把出現(xiàn)在串行數(shù)據輸入線上的數(shù)據逐位移入，當數(shù)據裝滿后，并行送往輸入緩沖寄存器，即將串行數(shù)據轉換成并行數(shù)據。

　?、?輸入緩沖寄存器，它從輸入移位寄存器中接收并行數(shù)據，然后由CPU取走。

　?、煽刂萍拇嫫鳎邮誄PU送來的控制字，由控制字的內容，決定通信時的傳輸方式以及數(shù)據格式等。例如采用異步方式還是同步方式，數(shù)據字符的位數(shù)，有無奇偶校驗，是奇校驗還是偶校驗，停止位的位數(shù)等參數(shù)。⑹狀態(tài)寄存器。狀態(tài)寄存器中存放著接口的各種狀態(tài)信息，例如輸出緩沖區(qū)是否空，輸入字符是否準備好等。在通信過程中，當符合某種狀態(tài)時，接口中的狀態(tài)檢測邏輯將狀態(tài)寄存器的相應位置“1”，以便讓CPU查詢。

　　uart接口的作用

　　UART是用于控制計算機與串行設備的芯片。有一點要注意的是，它提供了RS-232C數(shù)據終端設備接口，這樣計算機就可以和調制解調器或其它使用RS-232C接口的串行設備通信了。作為接口的一部分，UART有以下作用。

　　1、將由計算機內部傳送過來的并行數(shù)據轉換為輸出的串行數(shù)據流

　　2、將計算機外部來的串行數(shù)據轉換為字節(jié)，供計算機內部使用并行數(shù)據的器件使用。

　　3、在輸出的串行數(shù)據流中加入奇偶校驗位，并對從外部接收的數(shù)據流進行奇偶校驗。

　　4、在輸出數(shù)據流中加入啟停標記，并從接收數(shù)據流中刪除啟停標記。處理由鍵盤或鼠標發(fā)出的中斷信號（鍵盤和鼠票也是串行設備）。

　　5、可以處理計算機與外部串行設備的同步管理問題。

　　6、計算機內部采用并行數(shù)據，不能直接把數(shù)據發(fā)到Modem，必須經過UART整理才能進行異步傳輸

　　RS232接口

　　RS232接口是PC機上串行接口標配，有DB9和DB25兩種，通常為DB9其接口定義如下

　　RS-232將設備分為

　　- 數(shù)據終端設備（DTE，Data Terminal Equipment， For example， PC）

　　- 數(shù)據通信設備（DCE，Data Communication Equipment）

　　DB9又有公頭（針型）和母頭（孔型）之分， PC上為公頭

　　實際使用接口時，一般只要2，3，5，即收、發(fā)和地三根線，就能實現(xiàn)通信

　　UART

　　UART用一條傳輸線將數(shù)據一位位地順序傳送，以字符為傳輸單位

　　通信中兩個字符間的時間間隔多少是不固定的， 然而在同一個字符中的兩個相鄰位間的時間間隔是固定的數(shù)據傳送速率用波特率來表示， 指單位時間內載波參數(shù)變化的次數(shù)， 或每秒鐘傳送的二進制位數(shù)如每秒鐘傳送240個字符， 而每個字符包含10位（1個起始位， 1個停止位， 8個數(shù)據位）， 這時的波特率為2400Bd

　　傳輸時序如下圖

　　在UART中，信號線上共有兩種狀態(tài)， 分別用邏輯1（高電平）和邏輯0（低電平）來區(qū)分。在空閑時， 數(shù)據線應該保持在邏輯高電平狀態(tài)

　　其中各位的意義如下。

　　起始位（Start Bit）： 先發(fā)出一個邏輯0信號， 表示傳輸字符的開始

　　數(shù)據位（Data Bits）： 可以是5~8位邏輯0或1. 如ASCII碼（7位）， 擴展BCD碼（8位）小端傳輸

　　校驗位（Parity Bit）： 數(shù)據位加上這一位后， 使得1的位數(shù)應為偶數(shù)（偶校驗）或奇數(shù)（奇校驗）

　　停止位（Stop Bit）： 它是一個字符數(shù)據的結束標志。 可以是1位、1.5位、2位的高電平

　　空閑位： 處于邏輯1狀態(tài)， 表示當前線路上沒有資料傳送

　　連接

　　PC與嵌入式設備的連接需要一個電平轉換器（MAX232/MAX3232），具體即嵌入式設備將UART口引出為RS-232 Connector（4口，TX、RX、GND、VCC）RS232 Connector通過杜邦線連接MAX232

　　MAX232則通過RS232接口/USB與PC的COM口/USB口相連

　　tip： 若使用PC的USB接口做串口需要專門的驅動