UART簡介

　　UART是一種通用串行數據總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實現全雙工傳輸和接收。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據，不能直接把數據發到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據轉換成串行數據來傳輸。消息幀從一個低位起始位開始，后面是5~8個數據位，一個可用的奇偶位和一個或幾個高位停止位。接收器發現開始位時它就知道數據準備發送，并嘗試與發送器時鐘頻率同步。如果選擇了奇偶，UART就在數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，對進來的字節進行奇偶校驗，并將數據字節從并行轉換成串行。UART也產生額外的信號來指示發送和接收的狀態。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從數據總線上送來的并行數據，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據，以發送時鐘的速率把數據逐位移出，即將并行數據轉換為串行數據輸出。

　　⑶ 輸入移位寄存器，它以接收時鐘的速率把出現在串行數據輸入線上的數據逐位移入，當數據裝滿后，并行送往輸入緩沖寄存器，即將串行數據轉換成并行數據。

　　⑷ 輸入緩沖寄存器，它從輸入移位寄存器中接收并行數據，然后由CPU取走。

　　⑸控制寄存器，它接收CPU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據格式等。例如采用異步方式還是同步方式，數據字符的位數，有無奇偶校驗，是奇校驗還是偶校驗，停止位的位數等參數。⑹狀態寄存器。狀態寄存器中存放著接口的各種狀態信息，例如輸出緩沖區是否空，輸入字符是否準備好等。在通信過程中，當符合某種狀態時，接口中的狀態檢測邏輯將狀態寄存器的相應位置“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據轉換為輸出的串行數據流

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

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

　　4、在輸出數據流中加入啟停標記，并從接收數據流中刪除啟停標記。處理由鍵盤或鼠標發出的中斷信號（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據，不能直接把數據發到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

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

　　- 數據通信設備（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、發和地三根線，就能實現通信

　　UART

　　UART用一條傳輸線將數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據傳送速率用波特率來表示， 指單位時間內載波參數變化的次數， 或每秒鐘傳送的二進制位數如每秒鐘傳送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， 分別用邏輯1（高電平）和邏輯0（低電平）來區分。在空閑時， 數據線應該保持在邏輯高電平狀態

　　其中各位的意義如下。

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

　　數據位（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）： 數據位加上這一位后， 使得1的位數應為偶數（偶校驗）或奇數（奇校驗）

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

　　空閑位： 處于邏輯1狀態， 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