一 简介

​ UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通用异步收发器，是一种串行、异步、全双工通信协议。

• 串行：利用一条传输线，将数据一位一位地传送
• 异步：不需要时钟信号进行数据同步，而是直接在数据信号中插入一些同步用地信号位，或者把主体数据进行打包，以数据帧的格式传输数据（存在一定的格式，接收端需要解数据帧得到主体数据，本质上还是插入信号位）
• 全双工：数据的传输可以同时进行，与半双工的本质区别在是半双工通信双方共用一条线路，所以需要分时复用，但是全双工是两条线，一条作为发送一条作为接收。

二 电平标准

​ uart 使用标准的 TTL/CMOS 逻辑电平表示数据，1 表示高电平，0 表示低电平。为了提高抗干扰能力、传输距离，通常会将 TTL/CMOS 逻辑电平转换为 RS232/RS485 逻辑电平

​

通信接口	电平标准	特点
TTL	逻辑1：2.4 V ~ 5 V 逻辑0：0 V ~ 0.4 V	无需额外电路，直接引脚直连
RS232	逻辑1：-3 V ~ -15 V 逻辑0：3 V ~ 15 V	需要电平转换电路，传输距离最大约 15 米
RS422/RS485	逻辑1：两线压差 2 V ~ 6 V 逻辑0：两线压差 -2 V ~ -6 V	需要电平转换电路，传输距离大约 1200 米

三 引脚定义

UART 串口通信有 4 个引脚，

名称	介绍
TX	发送数据引脚
RX	接收数据引脚
VCC	供电引脚，一般是 3.3 V
GND	参考地，通信双方需工地

四 数据格式

​ 在 uart 中，数据以包的形式传输，应用层将数据发给 uart 控制器后，uart 控制器会将数据封装成如下格式的包

• 起始位：空闲时，TX 线通常保持高电平。当要开始数据传输时，UART 控制器会将 TX 这条线从高电平拉为低电平，并保持一定的时间用于让接收方感知到。当接收方感受到后，开始以指定波特率对应的频率采样信号

• 数据位：数据长度可以是 5 位到 8 位。如果不使用奇偶校验位，数据帧长度可以为 9 位。多数情况下，数据以最低有效位优先方式发送

• 校验位：用于表示主体数据中 1 的个数是奇数个还是偶数个。通过奇偶校验，判断 uart 传输期间是否有数据发送改变。电磁辐射、不一致的波特率或长距离数据传输都可能改变数据位。也可以不插入校验位。

• 停止位：表示数据包的结束，可以是 1 位、1.5 位、2 位的高电平，同时提供了通信双方校正时钟的机会。

五 波特率

​ UART 不需要时钟信号进行数据同步，也就是说不需要时钟线，那接收方如何接收数据呢？双方事先规定好每两个 bit 之间的时间间隔，双方控制器根据这个时间间隔对数据线进行采样。数据传输速率使用波特率来表示，单位 bps（bits per second），常见的波特率9600bps，115200bps 等。