结合图片看常用串口通信UART

结合图片看常用串口通信UART

UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用于主机与辅助设备通信，如汽车音响与外接AP之间的通信，与PC机通信包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。
嵌入式开发中，特别是一些电子竞赛，平时的课程设计，毕业设计需要用到的器件有很大一部分都是串口模块，都是 UART协议的。
首先我们来区分一下几个名词
嵌入式里面说的串口，一般是指UART口， 但是我们经常搞不清楚它和COM口的区别, 以及RS232, TTL等关系, 实际上UART,COM指的物理接口形式(硬件), 而TTL、RS-232是指的电平标准(电信号).
UART和COM口的区别
嵌入式里UART的器件一般都是4个pin（VCC, GND, RX, TX）, 用的TTL电平, 低电平为0(0V)，高电平为1（3.3V或以上）。

COM口是我们台式机上面常用的口(下图)，9个pin， 用的RS232电平, 它是负逻辑电平，它定义+5_{+12V为低电平，而-12}-5V为高电平

我们常用UART口进行调试，但是UART的数据要传到电脑上分析就要匹配电脑的接口，通常我们电脑使用接口有COM口和USB口（最终在电脑上是一个虚拟的COM口），但是要想连上这两种接口都要需要进行硬件接口转换和电平转换。
如果连接电脑COM口， 需要一个类似下图的转换小板， 它实现了TTL电平和RS232电平互转。

而嵌入式开发里更常遇到的是要连接USB接口，这就有里以下这个东西， 它实现了TTL电平和USB电平的转换, 这种使用的非常多，单片机或者一些UART器件往往都是用这个与电脑里的上位机通讯的。

下面详细讲一下UART协议
首先我们要知道UART协议中数据是一位一位（0或1）发送的，并且连续的一串数据被分成了一帧一帧发送的，下图便是一帧数据（不包含空闲位）。

波特率：即每秒传输的位数(bit)。一般选波特率都会有9600,19200,115200等选项。其实意思就是每秒传输这么多个比特位数(bit)。
例如数据传送速率为120字符/秒，而每一个字符为10位（1个起始位，7个数据位，1个校验位，1个结束位），则其传送的波特率为10×120＝1200位/秒＝1200波特。
起始位:先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输数据的开始。
数据位:也就是要发送的数据（0或1），一次可以发送5或6或7或8位。最好设置为8，因为如果此值为其他的值时当你传输的是ASCII值时一般解析肯定会出问题。理由很简单，一个ASCII字符值为8位，如果一帧的数据位为7，那么还有一位就是不确定的值，这样就会出错。
校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验数据传送的正确性。就比如传输“A”(01000001)为例。
1、当为奇数校验：”A”字符的8个bit位中有两个1,那么奇偶校验位为1才能满足1的个数为奇数(奇校验)。图-1的波形就是这种情况。
2、当为偶数校验：”A”字符的8个bit位中有两个1,那么奇偶校验位为0才能满足1的个数为偶数(偶校验)。
通过配置相应寄存器，此位还可以去除，即不需要奇偶校验位。通常是不需要的。
停止位：它是一帧数据的结束标志。可以是1bit、2bit的空闲电平。可能大家会觉得很奇怪，怎么会有1.5位~没错，确实有的。
空闲位：没有数据传输时线路上的电平状态。为逻辑1。
传输方向：即数据是从高位(MSB)开始传输还是从低位(LSB)开始传输。比如传输“A”如果是MSB那么就是01000001，如果是LSB那么就是10000010
uart传输数据的顺序就是：刚开始传输一个起始位，接着传输数据位，接着传输校验位(可不需要此位)，最后传输停止位。这样一帧的数据就传输完了。接下来接着像这样一直传送。