UART簡(jiǎn)介

　　UART是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。在嵌入式設(shè)計(jì)中，UART用來與PC進(jìn)行通信，包括與監(jiān)控調(diào)試器和其它器件，如EEPROM通信。因?yàn)橛?jì)算機(jī)內(nèi)部采用并行數(shù)據(jù)，不能直接把數(shù)據(jù)發(fā)到Modem，必須經(jīng)過UART整理才能進(jìn)行異步傳輸，其過程為：CPU先把準(zhǔn)備寫入串行設(shè)備的數(shù)據(jù)放到UART的寄存器（臨時(shí)內(nèi)存塊）中，再通過FIFO（First Input First Output，先入先出隊(duì)列）傳送到串行設(shè)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(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)來傳輸。消息幀從一個(gè)低位起始位開始，后面是5~8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)可用的奇偶位和一個(gè)或幾個(gè)高位停止位。接收器發(fā)現(xiàn)開始位時(shí)它就知道數(shù)據(jù)準(zhǔn)備發(fā)送，并嘗試與發(fā)送器時(shí)鐘頻率同步。如果選擇了奇偶，UART就在數(shù)據(jù)位后面加上奇偶位。奇偶位可用來幫助錯(cuò)誤校驗(yàn)。

　　在接收過程中，UART從消息幀中去掉起始位和結(jié)束位，對(duì)進(jìn)來的字節(jié)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，并將數(shù)據(jù)字節(jié)從并行轉(zhuǎn)換成串行。UART也產(chǎn)生額外的信號(hào)來指示發(fā)送和接收的狀態(tài)。例如，如果產(chǎn)生一個(gè)奇偶錯(cuò)誤，UART就置位奇偶標(biāo)志。

　　UART基本結(jié)構(gòu)

　?、泡敵鼍彌_寄存器，它接收CPU從數(shù)據(jù)總線上送來的并行數(shù)據(jù)，并加以保存。

　?、?輸出移位寄存器，它接收從輸出緩沖器送來的并行數(shù)據(jù)，以發(fā)送時(shí)鐘的速率把數(shù)據(jù)逐位移出，即將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)輸出。

　?、?輸入移位寄存器，它以接收時(shí)鐘的速率把出現(xiàn)在串行數(shù)據(jù)輸入線上的數(shù)據(jù)逐位移入，當(dāng)數(shù)據(jù)裝滿后，并行送往輸入緩沖寄存器，即將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)。

　?、?輸入緩沖寄存器，它從輸入移位寄存器中接收并行數(shù)據(jù)，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(nèi)容，決定通信時(shí)的傳輸方式以及數(shù)據(jù)格式等。例如采用異步方式還是同步方式，數(shù)據(jù)字符的位數(shù)，有無奇偶校驗(yàn)，是奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)，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(zhǔn)備好等。在通信過程中，當(dāng)符合某種狀態(tài)時(shí)，接口中的狀態(tài)檢測(cè)邏輯將狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位置“1”，以便讓CPU查詢。

　　uart接口的作用

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

　　1、將由計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳送過來的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出的串行數(shù)據(jù)流

　　2、將計(jì)算機(jī)外部來的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)，供計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用并行數(shù)據(jù)的器件使用。

　　3、在輸出的串行數(shù)據(jù)流中加入奇偶校驗(yàn)位，并對(duì)從外部接收的數(shù)據(jù)流進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。

　　4、在輸出數(shù)據(jù)流中加入啟停標(biāo)記，并從接收數(shù)據(jù)流中刪除啟停標(biāo)記。處理由鍵盤或鼠標(biāo)發(fā)出的中斷信號(hào)（鍵盤和鼠票也是串行設(shè)備）。

　　5、可以處理計(jì)算機(jī)與外部串行設(shè)備的同步管理問題。

　　6、計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用并行數(shù)據(jù)，不能直接把數(shù)據(jù)發(fā)到Modem，必須經(jīng)過UART整理才能進(jìn)行異步傳輸

　　RS232接口

　　RS232接口是PC機(jī)上串行接口標(biāo)配，有DB9和DB25兩種，通常為DB9其接口定義如下

　　RS-232將設(shè)備分為

　　- 數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE，Data Terminal Equipment， For example， PC）

　　- 數(shù)據(jù)通信設(shè)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(shí)際使用接口時(shí)，一般只要2，3，5，即收、發(fā)和地三根線，就能實(shí)現(xiàn)通信

　　UART

　　UART用一條傳輸線將數(shù)據(jù)一位位地順序傳送，以字符為傳輸單位

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

　　傳輸時(shí)序如下圖

　　在UART中，信號(hào)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(shí)， 數(shù)據(jù)線應(yīng)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(gè)邏輯0信號(hào)， 表示傳輸字符的開始

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

　　校驗(yàn)位（Parity Bit）： 數(shù)據(jù)位加上這一位后， 使得1的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)（偶校驗(yàn)）或奇數(shù)（奇校驗(yàn)）

　　停止位（Stop Bit）： 它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)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(dāng)前線路上沒有資料傳送

　　連接

　　PC與嵌入式設(shè)備的連接需要一個(gè)電平轉(zhuǎn)換器（MAX232/MAX3232），具體即嵌入式設(shè)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(qū)動(dòng)