UART串口协议简单总结

UART串口 —通用异步收发传输器（串行/异步/全双工）

UART 全称是通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，属于一种串行的数据总线（数据传输是一位接一位传输），属于异步通讯（串行通信不需要同一个时钟，依赖双方约定波特率和起始结束标志），同时支持全双工数据传输（发送和接收数据在同时发生，对应：单工-只能单方向发或接收 半双工-可以发/接但不能同时）。
具体实物表现为独立的模块化芯片，或作为集成于微处理器中的周边设备。一般是RS-232C规格的，与类似Maxim的MAX232之类的标准信号幅度变换芯片进行搭配，作为连接外部设备的接口。在UART上追加同步方式的序列信号变换电路的产品，被称为USART(Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)。

UART 通过使用系统时钟可以支持最高 115.2Kbps 的比特率。
比特率 指每秒钟通过信道传输的信息量，也称为位传输速率，即每秒钟传送的二进制位数，常用的单位有每秒比特数bit/s(bps)、每秒千比特数(Kbps)或每秒兆比特数(Mbps)
波特率设备在一秒钟内发送（或接收）了多少码元的数据，它是对符号传输速率的一种度量，表示单位时间内传输符号的个数（传符号率）。波特一秒钟内发送（或接收）了多少码元，的数据而通过不同的调制方式，可以在一个码元符号上负载多个bit位信息。1波特=1位/秒。比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数。对于串口来说，“单个调制状态对应的二进制位数”为1。针对串口来说波特率=比特率。

UART的硬件链接—TTL直接连接 / 配合232电平转接芯片连接

1、（最简单）直接TTL电平三线直接连接。
UARTx_TXD：用于发送数据，应连接到接收设备的 UARTx_RXD 引脚上；
UARTx_RXD：用于接收数据，应连接到发送设备的 UARTx_TXD 引脚上；
GND：为双方提供一个相同的参考电平。
（TTL电平是个电压范围，规定输出高电平>2.4V（典型3.5）,输出低电平<0.4V（典型0.2）。最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V）

2、TTL 电平转 RS232 电平，外接辅助芯片，提高抗干扰能力
RS232 电平规定逻辑“1”的电平为-5V~-15 V，逻辑“0”的电平为+5 V～+15 V，选用该电气标准以提高抗干扰能力。常用的 TTL 转 RS232 芯片有：MAX232，SP3232 等。

UART 通讯数据格式

TxD、RxD数据线以位为最小单位传输数据，而帧由具有完整意义的、不可分割的若干位组成，包含开始位、数据位、校验位（需要的话）和停止位。发送数据之前，UART之间要约定好数据的传输速率（即每位所占据的时间，其倒数称为波特率）、数据的传输格式（即有多少个数据位、是否使用校验位、是奇校验还是偶校验、有多少个停止位）。

基本传输流程如下；
1、空闲状态：一开始保持高电，等待数据传输开始发出的开始位。
2、起始位：当要开始传输数据后数据线的由1变为0，保持一位的时间。（Rx检测到等待1.5位的时间后开始接收数据，刚好在第一个数据位中间）
3、数据位：起始位之后便是传输的数据，可以是5~8等，构成一个字符，从低到高位发送；（Rx等待1个周期读取一位）
4、校验位，如果有校验位的话。接收UART读取数据帧后，它会计算值为1的位数，并检查总数是偶数还是奇数。如果奇偶校验位为0（偶校验），则数据帧中的1位应总计为偶数。如果奇偶校验位是1（奇校验），则数据帧中的1位应总计为奇数。当奇偶校验位与数据匹配时，UART知道传输没有错误。
5、停止位，最后就是拉高电平，保持1、1.5或者2位的停止位，表示一帧的结束。

UART控制器举例介绍—s3c2440 uart控制器

s3c2440的uart接口控制器如下，包含控制单元，波特率发生器（提供时钟），移位器和发送接受缓冲器（用于自动移动位保存或者发送寄存器）。一共有3个uart，每个串口具备的控制寄存器如下：
ULCON0 / UCON0 基础控制：红外模式、奇偶校验设置、停止位个数、数据位字长度、时钟选择、中断类型、发送模式。
UFCON0 FIFO控制寄存器：收发中断深度、fifo复位使能、fifo使能
UTRSTAT0 发送/接受状态：发送器空、接受数据就绪；
UERSTAT0 错误状态：断电错误、帧错误、校验错误、溢出错误；
UFSTAT0 缓存FIFO状态寄存器：写fifo是否满，数据量；读取FIFO是否满，数据量；
UTXH0/URXH0 发送接受数据缓存：用于缓存接收到，或者 要发送的数据。
UBRDIV0 波特率分屏寄存器：用于设置波特率。

伪代码流程（最简单的方式，不用中断，不用fifo）：
UART初始化：1、配置对应GPIO为串口模式，并设置上拉（默认为高空闲，低有效） 2、设置波特率 3、数据格式 4、设置轮询格式；
UART发送函数put_char：循环读取 UTRSTAT0 发送是否为空，如果为空（发送空闲） 把char写入UTXH0；
UART接受函数get_char：循环读取 UTRSTAT0 读取是否为空，如果非空（有数据） 从 RXDATA 读取char；