UART串口通信

简介

无论是单片机还是嵌入式 Linux 开发，串口设备都是最常用到的外设。可以通过串口将开发板与电脑相连，然后在电脑上通过串口调试助手来调试程序。还有很多的模块，比如蓝牙、GPS、 GPRS 等都是使用的串口来与主控进行通信的。

串口全称叫做串行接口，通常也叫做 COM 接口，串行接口指的是数据一个一个地顺序传输，通信线路简单。与之对应的叫做并行接口，由于种种原因，现在并不常用（比方说需要更多的传输线，增加了成本）。

除了有 UART 外，还有一种成为 USART 的通信协议。 也就是同步/异步串行收发器，顾名思义，既可以进行同步通信，也可以进行异步通信。 所以相比 UART 多了一个同步的功能，在硬件上体现出来的就是多了一条时钟线。 一般 USART 是可以作为UART使用的，也就是不使用其同步的功能。现在的USART并不是很常用，所以仅介绍UART。

1.物理连接

在物理层，只需要三根线即可完成通信。分别是TXD、RXD、GND。两个设备之间的连接也十分简单，即：A设备的TXD连接B设备的RXD，A设备的RXD连接B设备的TXD，然后A设备和B设备共地即可。如下图所示：

2.通信过程

串口通信的首发线是分离的，所以对于通信线来说，只需要发送或者接收。通信格式如下图所示。发送端按照下图的时序发送数据，即可在接收端接收，然后做相应处理。

• 空闲位：数据线在空闲状态的时候为逻辑“1”状态，也就是高电平，表示没有数据线空闲， 没有数据传输。
• 起始位：当要传输数据的时候先传输一个逻辑“0”，也就是将数据线拉低，表示开始数据传输。
• 数据位：数据位就是实际要传输的数据，数据位数可选择 5~8 位，我们一般都是按照字节 传输数据的，一个字节 8 位，因此数据位通常是 8位的。低位在前，先传输，高位最后传输。
• 奇偶校验位： 这是对数据中“1”的位数进行奇偶校验用的，可以不使用奇偶校验功能。通常使用的是奇校验或者偶校验这样做可以提高数据传输的准确性。
• 停止位：数据传输完成标志位，停止位的位数可以选择 1 位、 1.5 位或 2 位高电平，一般都 选择 1 位停止位。

一般最常见的参数配置是：8位数据位，1位停止位，其他位都没有，然后就是波特率设置。

波特率是个很重要的参数，波特率就是UART数据传输的速率，也就是每秒传输的数据位数，一般选择 9600、115200 等。

3.电平标准

一般UART的电平标准有TTL和RS232，TTL和RS232的具体电平标准如下图所示：

这种通信标准一般是通过硬件来实现的。

4.总结

串口通信是嵌入式开发中非常常用的一种通信方式，从最简单的51单片机到STM32，再到更高端的嵌入式主控芯片，都大量配备了这种通信方式，一般如果通信出现问题，记得检查波特率的配置是否准确。