通讯协议学习之路：USART协议理论

通讯协议之路主要分为两部分，第一部分从理论上面讲解各类协议的通讯原理以及通讯格式，第二部分从具体运用上讲解各类通讯协议的具体应用方法。

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一、uart和usart的区别

UART与USART都是单片机上的串口通信，他们之间的区别如下：

首先从名字上看：

UART：universal asynchronous receiver and transmitter通用异步收/发器

USART:universal synchronous asynchronous receiver and transmitter通用同步/异步收/发器

从名字上可以看出，USART在UART基础上增加了同步功能，即USART是UART的增强型，事实也确实是这样。但是具体增强到了什么地方呢？

其实当我们使用USART在异步通信的时候，它与UART没有什么区别，但是用在同步通信的时候，区别就很明显了：大家都知道同步通信需要时钟来触发数据传输，也就是说USART相对UART的区别之一就是能提供主动时钟。如STM32的USART可以提供时钟支持ISO7816的智能卡接口。

1. 同步与异步：USART支持同步和异步传输，而UART只支持异步传输。同步传输使用外部时钟信号来同步数据传输，而异步传输使用起始位、数据位、停止位等来标识数据的开始和结束。
2. 时钟信号：USART可以使用外部时钟信号来同步数据传输，这使得它可以在高速传输中实现更高的可靠性和精确性。UART没有内置的时钟信号，只能使用异步传输。
3. 传输速率：由于USART支持同步传输，因此它可以在更高的传输速率下工作。UART通常用于较低的传输速率，如串口通信。
4. 数据格式：USART支持多种数据格式，包括数据位数、校验位和停止位的配置。UART通常只支持固定的数据格式，如8个数据位，无校验位和1个停止位。
5. 错误检测：由于USART支持同步传输和校验位，因此它可以提供更可靠的错误检测和纠正。UART通常没有内置的错误检测机制。

总的来说，USART相对于UART具有更高的灵活性和可靠性，适用于更高速的数据传输和更复杂的通信需求。UART则更简单、更常见，适用于低速的串口通信。选择使用USART还是UART取决于具体的应用需求和硬件支持。

二、USART协议

USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种通用的串行通信协议，支持同步和异步传输。它可以用于在计算机和外部设备之间进行数据传输。

USART协议定义了数据的传输格式和通信参数，包括数据位数、校验位、停止位、波特率等。下面是USART协议的一些关键特点：

1. 数据格式：USART可以配置不同的数据位数，通常支持5、6、7或8个数据位。可以选择是否使用校验位来检测数据的完整性。可以选择使用1或2个停止位来标识数据的结束。

2. 传输模式：USART支持同步和异步传输。同步传输使用外部时钟信号来同步数据传输，可以实现更高的可靠性和精确性。异步传输使用起始位、数据位、停止位等来标识数据的开始和结束。

3. 波特率：USART的波特率定义了数据传输的速率，表示每秒传输的位数。常见的波特率包括9600、115200等。波特率的选择需要考虑通信双方的硬件支持和传输距离等因素。

4. 通信模式：USART可以配置为全双工或半双工模式。全双工模式允许同时进行发送和接收操作，而半双工模式只允许发送或接收操作。

5. 错误检测：USART可以提供一些错误检测机制，如奇偶校验、帧错误检测等。这些机制可以帮助检测和纠正数据传输中的错误。

USART通常用于串口通信，可以连接各种外部设备，如传感器、显示器、无线模块等。它在嵌入式系统、通信设备、工业控制等领域得到广泛应用。使用USART进行通信需要双方设备的串口配置相匹配，以确保正确的数据传输。

三、USART怎么实现同步通信

要实现USART的同步通信，需要使用外部时钟信号来同步数据传输。下面是一种常见的同步通信方式：

1. 配置USART为同步模式：首先，需要将USART配置为同步模式。这通常涉及设置USART的控制寄存器，以选择同步模式和设置其他通信参数，如数据位数、校验位和停止位等。

2. 连接外部时钟信号：在同步模式下，需要连接外部时钟信号到USART的时钟引脚。这个时钟信号将用于同步数据传输。

3. 数据传输：在同步模式下，数据的传输是通过时钟信号来同步的。发送方在每个时钟周期中将数据位发送到USART的数据引脚，接收方在相同的时钟周期中读取数据位。发送方和接收方必须使用相同的时钟信号来保持同步。

4. 时钟信号的配置：时钟信号的频率和相位需要在发送方和接收方之间进行协商和配置。发送方和接收方必须使用相同的时钟频率和相位来保持同步。这通常需要在通信双方之间进行协商和配置。

需要注意的是，同步通信需要外部时钟信号的支持，并且在配置时需要确保发送方和接收方使用相同的时钟频率和相位。同步通信可以提供更高的可靠性和精确性，适用于一些对数据传输要求较高的应用场景。但是，同步通信也需要更复杂的硬件支持和配置，相对于异步通信来说更为复杂。