串口UART串行总线协议介绍

　　串口UART

　　串行端口是异步的（不传输时钟相关数据），两个设备在使用串口通信时，必须先约定一个数据传输速率，并且这两个设备各自的时钟频率必须与这个速率保持相近，某一方的时钟频率相差很大都会导致数据传输混乱。

　　1硬件连接

　　UART可以理解为可以用一线总线就可以完成数据的传输，连接图如下

　　VCC用来给设备提供电源的，如果设备有电源，可以省略

　　TX顾名思义就是CPU发送数据给设备-对应接设备的RX

　　RX顾名思义就是CPU接收设备的数据-对应接设备的TX

　　GND地线的作用，做嵌入式的应该必须要了解，没有GND怎么有参考信号

　　2软件通信协议

　　UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。

　　串口通信协议还有很多其他的，详细可以看这个串行总线协议

　　UART协议定义，如下图

　　其中各位的意义如下：

　　起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输字符的开始。

　　资料位：紧接着起始位之后。资料位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用ASCII码。从最低位开始传送，靠时钟定位。

　　奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以此来校验资料传送的正确性。

　　停止位：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。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。

　　空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有资料传送。

　　波特率：是衡量资料传送速率的指标。表示每秒钟传送的符号数（symbol）。一个符号代表的信息量（比特数）与符号的阶数有关。例如资料传送速率为120字符/秒，传输使用256阶符号，每个符号代表8bit，则波特率就是120baud，比特率是120*8=960bit/s。这两者的概念很容易搞错。

　　波特率计算示例

　　如图：

　　第一个字节的10位（1位起始位，8位数据位和1位停止位）共占约1.05ms，这样可计算出其波特率约为：10bit/1.05msX1000≈9600bit/s

　　一般UART设置窗口如下图

　　3示波器逻辑分析仪测量UART波形

　　如果你是一个做嵌入式软件的，但是你不会量波形，会很丢脸，至少我可以知道示波器有一个AutoSet的按钮，当然，你也可以用逻辑分析仪，这个对软件工程师来说更加方便。

　　下面列举协议分析的图片

　　连续的数据波形：0xFF，0x00，…。，0x80的波形。可以看出，如果要发送0b00000001，按时间顺序则是，低（起始位），高（1），低（0），低（0），低（0），低（0），低（0），低（0），低（0）。但是后面的7个连续的低电平连接在一起，就形成了一个较长低电平。