UART(通用异步收发机)通信

UART是通用异步接收发射机的缩写。它是用于串行通信的专用硬件。如果您可以回忆一下遗留的系统配置，您可以看到打印机、调制解调器和鼠标等设备都是使用重型连接器连接的。所有这些设备都使用UART进行通信。这篇文章将讨论通用异步收发通信协议(UART)，它的框图，框架结构，规则，优缺点。

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串行和并行通信的快速刷新

数据的数字传输可以以串行模式或并行模式进行。根据通信路径的数量，它们被称为串行和并行通信。

串行通信

串行通信只使用一根电线或线路就发生了。因此，对于双向通信，我们只需要两根电线连接发射机和接收机。

图1 -串行通信中的单路径数据流

它需要更少的电线和电路，降低了实现成本。因此，使用串行通信现在是首选，并被认为在复杂电路中更实用。

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并行通信

在并行传输模式中，有一次数据从源传输到目标。这是通过在发射机和接收机之间使用多个通道进行数据传输而实现的。

图2 -并行通信-数据流通过并行路径

这种通信方式很昂贵，因为它需要额外的电缆和硬件。然而，它被认为是一种快速的转移方式。打印机、RAM和PCI等设备使用这种类型的通信。

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通用异步接收发射机(UART)框图

通用异步接收发送器(UART)框图有两个主要组件。它们是接收器和发射器。这两个组件与波特率发生器耦合。这主要用于当接收和发送部分必须接收或传输数据时的速度生成。

接收部分由移位寄存器、控制逻辑和接收保持寄存器组成。同样地，发射机部分也有移位寄存器、控制逻辑和发射机保持寄存器。发射机保持寄存器包含要传输的数据。两个组件中的移位寄存器将数据位向左或向右移动，直到数据传输或接收操作完成。

写或读逻辑用于指示何时必须执行读和写操作。波特率发生器用于产生从110 bps到230400 bps的速度。微控制器的波特率一般为9600bps ~ 115200bps。

图3通用异步接收发射机(UART)框图

通用异步收发通信(UART)

通用异步接收机发射机通信通过两种媒介进行，即发送UART和接收UART。数据流来自通用异步接收发射机的接收(Rx)和发射(Tx)引脚，为此只需要两根电缆。

通用异步接收机发送通信发生异步即时钟或其他定时信号缺失。相反，UART具有特殊的开始和停止位，分别添加到数据包的开始和结束。这些位帮助接收UART识别实际接收到的数据。

图4 - UART通信过程

上图显示了一个典型的通用异步收发器(UART)通信过程。控制设备通过数据总线将数据传输到传输UART。这种控制设备可以是微控制器或微处理器的中央处理器，存储器单元，如ROM或RAM。发射UART通过并行通信方式接收数据。

通过通用异步接收发送器(UART)添加开始位、停止位和奇偶校验位，将数据转换为数据包。然后使用移位寄存器将其从并行形式转换为串行形式，并从Tx引脚按位传输。

此串行数据由Rx引脚接收，并通过开始位和停止位识别实际数据。通过校验位校验数据的完整性。数据再次使用移位寄存器转换为并行模式，并发送到接收端的控制器。

数据包或帧的结构的UART

通用异步收发器(UART)通信中的数据包是四个基本组件的组合。它们是:

• 起始位
• 数据
• 校验位
• 停止位

通用异步接收发射机(UART)中的标准数据帧如下图所示。

图5 -通用异步收发机(UART)数据帧

现在让我们考虑框架的每一部分。

起始位

这也称为同步位，放置在实际数据之前。通常情况下，在数据传输开始之前，需要保持高压、休眠的数据传输线。

通用异步接收发射机(UART)将这条非活动线路从高电平电压(1)拖动到低电平电压(0)，以便开始传输。接收数据线识别电压水平的变化，并开始理解实际数据。一般情况下，分配单个位作为起始位。

数据

数据从“开始位”开始。它是打算通过传输线发送的实际信息包。

停止位

它被放置在数据包的末端。这通常是两个比特的长度，但通常只使用一个比特。数据线由UART保持在高电压下以结束广播。

校验位

通过校验位可以保证接收数据的合法性。它是一种用于故障检查的小型系统，有两个不同的范围。它们分别被称为奇偶奇偶。奇偶校验位是可选的，并没有被广泛使用。

通用异步收发机规则(UART)

对于发送方和接收方来说，有必要就一组无差错数据传输规则达成一致。这是由于在通用异步接收发射机(UART)通信过程中没有时钟信号。其中一些规则如下所述:

• 同步位(开始/停止位)
• 奇偶校验位
• 数据位
• 波特率

同步位、奇偶校验位和数据位在通用异步收发机结构(UART)中已经进行了讨论。另外一个重要的方面是波特率。波特率数据传输发生的速度，以比特/秒为单位。一些标准波特率包括9600 bps、4800 bps、115200 bps等。

的优点通用异步收发机(UART)

以下是Universal提供的一些优势异步接收发射机(UART):

• 数据的全双工传输只需两根电线即可实现。
• 不需要时钟或定时信号。
• 使用奇偶校验位确保集成错误检查。

通用异步接收发射机(UART)的缺点

使用Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART)的缺点如下:

• 数据帧受大小限制。
• 与并行通信相比，数据传输速度较低。
• 适当的规则必须由双方在沟通中达成一致。
• 它不支持多个从系统或主系统。

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