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科普篇:UART傳輸數據原理解讀

时间:2020-03-09 11:37:13來源:本站原創

  UART(通用異步收發傳輸器)是用于將傳輸資料在串行通信和並行通信之間加以轉換的芯片,並把並行輸入信號轉成串行,這樣子其他設備使用RS232接口的串行通信設備就可以進行數據的接收。

  UART通信簡介

  在UART通信中,兩個UART直接相互通信。發送UART將來自CPU等控制設備的並行數據轉換爲串行形式,並將其串行發送到接收UART,接收UART然後將串行數據轉換回接收設備的並行數據。在兩個UART之間傳輸數據只需要兩根線。數據從發送UART的Tx引腳流向接收UART的Rx引腳:

  UART以異步方式發送數據,這意味著沒有時鍾信號將發送UART的位輸出與接收UART的位采樣同步。發送UART不是時鍾信號,而是將開始和停止位添加到正在傳輸的數據包中。這些位定義數據包的開始和結束,因此接收UART知道何時開始讀取位。

  當接收UART檢測到起始位時,它開始以稱爲波特率的特定頻率讀取輸入位。波特率是數據傳輸速度的度量,以每秒位數(bps)表示。兩個UART必須以大致相同的波特率運行。發送和接收UART之間的波特率只能相差10%左右。

  兩個UART還必須配置爲發送和接收相同的數據包結構。


  UART如何工作

  UART傳輸數據依靠的是UART總線,數據總線用于通過CPU,存儲器或微控制器等其他設備將數據發送到UART。數據以並行形式從數據總線傳輸到發送UART。在發送UART從數據總線獲得並行數據之後,它將添加起始位,奇偶校驗位和停止位,從而創建數據包。接下來,數據包在Tx引腳上逐位串行輸出。UART接收端則在其Rx引腳上逐位讀取數據包。然後,接收UART將數據轉換回並行形式,並刪除起始位,奇偶校驗位和停止位。最後,接收UART將數據包並行傳輸到接收端的數據總線。


  UART傳輸步驟

  1.發送UART從數據總線並行接收數據:


  2.發送UART將起始位,奇偶校驗位和停止位添加到數據幀:


  3.整個數據包從發送UART串行發送到接收UART。接收UART以預先配置的波特率對數據線進行采樣:


  4.接收UART丟棄數據幀中的起始位,奇偶校驗位和停止位:


  5.接收UART將串行數據轉換回並行並將其傳輸到接收端的數據總線:


  UART有何優點:

  只使用兩根電線

  不需要時鍾信號

  有一個奇偶校驗位

  只要雙方設置後,就可以改變數據包的結構

  有完整的文檔並且具有廣泛的使用

  沒有任何一種通信協議是完美的,各種通信協議都是相互互補的,只有選擇最適合自己領域的協議才能發揮最大的使用效果。

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