uart串口通信原理,UART接口的基础知识详解
UART,俗称串口,是通用异步收发器的缩写。是芯片与PC之间、芯片之间常见的低速通信接口。UART是数据链路层中定义的通信协议,很容易与RS232和物理层中定义的其他电气协议混淆。其实这两个协议之间并没有包含关系,只是常用的串口是指一种符合UART通信协议,物理连接符合RS232电气特性的通信方式。
如表1所示,UART通信协议的显著特点是只需要两根线就可以完成全双工通信,不需要时钟信号(这里不讨论带流量控制的四根线)。
表1 UART接口信号
[UART帧结构]
图1 UART数据格式
图1示出了UART帧的结构,它由1位起始位、5-9位数据、0-1位奇偶校验位和1-2位停止位组成。当没有数据帧发送时,空闲位在总线空闲时发送。每个域的详细描述如下:
Idle位:多位高电平,表示总线处于空闲状态。
起始位:1位低电平,表示总线开始传输。在空闲状态下,当检测到1位的低电平时,会考虑帧起始位。
数据位:5 ~ 8位数据。数据以LSB(低位公开)模式发送。因为ASCII码的宽度是8位,所以数据位通常设置为8位。
检查位置:根据配置可以分为五种模式。
表2 UART奇偶校验模式
停止位:帧结束标识。位宽可配置为1位、1.5位和2位。
波特率:数据传输速率用波特率来表示,单位是比特每秒。有8种标准波特率可以配置和选择,分别是1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600和115200。位宽=(1/波特率)。如9600bps,位宽为1/9600104.17us。
因为UART传输机制中只定义了数据帧,而没有定义控制帧,所以通信双方需要事先配置好上面描述中提到的可配置部分,才能进行通信。
[UART传输示例]
图2是发送Hi字符的UART接口的例子。当UART传输字符时,它使用ASCII作为编码方法。“H”字符的ASCII码是0x48,“I”字符的ASCII码是0x69。
图2 UART传递“Hi”字符的示例
[UART典型外围电路]
图3 UART的典型外围电路
图3显示了UART应用的典型外围电路。通常,芯片输出的UART信号是CMOS电平(如本例中的3.3v)。为了与PC连接,通常需要将CMOS电平转换为RS232指定的电平标准。图中SP232E芯片是转换芯片,DB9是RS232规定的连接器规格。在UART应用中,只需要链接2/3/5引脚。在硬件设计中,需要注意的是,UART_RX方向要预留上拉电阻的位置。如果接收器IO没有弱上拉功能,则需要在板级上拉,以确保任何场景下的可靠空闲状态。
[后记]
UART作为全系列的第一个数字接口,主要是因为其功能简单,应用广泛。而且大多数SOC芯片选择UART作为调试接口。芯片回到芯片,通过串口打印的字符第一次启动,很像一个新生命在说Hello world,那种感觉估计只有同行才懂。
UART在业界几个知名的IP供应商中有成熟的IP可以选择,而且大部分都很便宜。如果你足够勇敢,你甚至可以直接从网上获得开源代码。作为一个芯片爱好者和从业者,追查一切是最基本的职业素养。但遗憾的是,截至本文完成时,还没有找到UART通信协议的详细起源以及协议的具体维护机构。粗略推断,可能与几项美国专利有关。如果你知道什么,你忘了留言。
推荐阅读
- 苹果6s怎么升级系统,苹果6s怎么设置铃声
- 如何涂指甲油,怎样涂指甲油干得快
- 纪念碑谷艾达的梦攻略第四关,纪念碑谷艾达的梦攻略
- udk虚幻4引擎(游戏开发包工具)软件介绍(udk虚幻4引擎(游戏开发包工具))
- OG梅奥为什么离开nba Pubmed GIST文献月评第十九期(Jun 2018)
- 12306用户名和密码忘记怎么找回账号,12306用户名和密码忘记怎么找回
- 哈尔滨市极乐寺简介
- 二人麻将打法技巧,迅速如何掌握二人麻将技巧
- 故宫门票多少钱一张2021,故宫门票多少钱
- 如何删除微信中的表情包,微信如何删除自己保存的表情
- dnf已经有红字的怎么把红字洗掉,dnf已经洗出红字的装备怎么洗掉
- 海蛏子的家常做法,海蛏子的做法大全
- 微信聊天记录怎么恢复吗,微信聊天记录怎么恢复方法:
- qq飞车帧数如何能锁,QQ飞车帧数如何修改
- 1盎司相当于多少克黄金,盎司等于多少克及一盎司黄金等于多少克
- 怎么恢复路由器出厂,怎样恢复路由器出厂设置
- 触手tvlogo怎么买,如何录制触手TV文章
- 藏语常用问候语及礼貌语 旅行必备
- 腾讯文章的会员怎么取消自动续费,腾讯文章VIP会员怎么取消自动续费设置
- 支付宝绑定银行卡与银行预留手机号不符,支付宝绑定银行卡提示与预留手机号码不一致