什么是UART？

news2024/9/23 7:32:56

1.什么是UART？

通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART。UART 表示通用异步接收机/发射机，定义用于在两个设备之间交换串行数据的协议或一组规则。UART 非常简单，仅在发射机和接收机之间使用两根电线双向收发。连接两端均接地。UART 通信可以是单工（仅单向发送数据）、半双工（双向但不可同时发送）或全双工（双向同时发送）。UART 中的数据以帧形式传输。此处简要说明和解释帧格式和内容。

UART接口数据线：

RX：接收数据
TX：发送数据
GND：数字地
VCC：直流电源

2.工作原理

UART控制器中包含四种寄存器：输出缓存寄存器、输出移位寄存器、输入缓存寄存器、输入移位寄存器。

输出缓存寄存器：该寄存器用来存放处理传输过来的并行数据。
输出移位寄存器：读取输出缓存寄存器中的值，将并行数据串行输出，LSB先传输。
输入移位寄存器：接收对方UART接口传输的串行数据，一帧数据接收完毕后，将把数据传输给输入缓存寄存器。
输入缓存寄存器：保存从输入移位寄存器传递过来的串行数据。

UART接口介绍_uart接口引脚定义

图2 UART工作原理

3.UART 用于哪些场景？

UART 是最早的串行协议之一。曾经无处不在的串行端口几乎始终以 UART 为基础，使用 RS-232 接口的设备和外部调制解调器等仪器是常见的 UART 用例。
近年来，UART 的普及率有所降低：SPI 和 I2C 等协议已取代芯片和组件间的 UART。目前，大多数现代计算机和外围设备都不再使用串行端口进行通信，而是使用以太网和 USB 等技术。但是，由于 UART 非常简单、成本低且易于实现，因此仍被用于低速和低吞吐量应用。

4.UART 协议的定时和同步

UART 的一大优点在于此协议为异步——发射机和接收机不共享共同时钟信号。尽管这极大地简化了协议，但也对发射机和接收机提出了特定要求。由于发射机和接收机不共享时钟，因此连接两端必须以预先安排的相同速度进行传输，以确保具有相同的位定时。目前最常用的 UART 波特率是 4800、9600、19.2K、57.6K 和 115.2K。除了具有相同的波特率之外，UART 连接的两端还必须使用相同的帧结构和参数。