UART和USART

1.杂谈

今天早上（2021.6.24）查资料时，无意中发现了一个行业大佬的博客，距今也近十年了，曾经入职场不久的他也是有各种焦虑，自审，不明所以，不过厉害的是他一直在不断的思考如何去改变自己，并且坚持。很多年前他就用番茄时钟，为了提升工作效率，看了很多时间管理的书，为了拓展自己的知识面，看了很多专业书，并且不断输出。从他身上，我看到了自己，我也是曾经看了很多类似的书，列了计划书单，跟他有同样的信仰，相信自己会越做越好，不过没有他做的极致，并且时常怀疑自己。曾经总是觉得自己不行，是因为没有好的mentor，以前总是崇拜厉害的人，但是这种想法得改变，成功是有方法的，做技术的，必须要多想多看，多去攻克，也许，现在写的东西很浅显，但是现在多是培养一种习惯，一种爱思考，爱输出的习惯，以后可以信手拈来。
谁都有年轻的时候，可能大部分走的路，遇到的事情都大同小异，不同的是他是他的人生主角，你是你的人生主角，人生是一样的，只是人变了。所以我特别喜欢看传记类的书籍，最好越详细越好，但是由于一个人一生太长，书也只能写那么多，不可能完全解开你当下的困惑，不过我还是信奉多看书，牛逼的人都是多总结多看的，没见过哪个特牛的不喜欢看书。

2.什么是UART?

2.1概念

UART是通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART，它的接口规范包括RS232，RS485，RS422。
UART用三根线传输：发送线TX、接收线RX、电平参考地线GND。不需要时钟，仅通过协议就可实现。
UART有3个pin，用的TTL电平, 低电平为0(0V)，高电平为1（3.3V或以上）。
UART连接示意图如下：

起始位字符从0开始，停止位从1结束，中间数据位4-8，携带的有用信息。

2.2 参数概念

波特率：表示每秒钟传送的码元的个数，用来衡量通信速度。
比特率：表示每秒钟传送的bit的个数。
奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。
对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位，用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。

2.3 特点

特点如下：
1） UART负责处理数据总线和串行口之间的串/并、并/串转换，并规定了帧格式。
2） 通信双方只要采用相同的帧格式和波特率，就能在未共享时钟信号的情况下，仅用两根信号线（Rx 和Tx）就可以完成通信过程，因此也称为异步串行通信。
3） UART用于主机与辅助设备通信
串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。

3.什么是USART？

USART与UART的差别是有没有同步时钟，UART是没有同步时钟的，仅依靠协议进行传输。

3.1概念

USART:(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)通用同步/异步串行接收/发送器
USART是一个全双工通用同步/异步串行收发模块。
对于USART波特率和比特率相等。

3.2 特点

• 全双工操作（相互独立的接收数据和发送数据）；
• 同步操作时，可主机时钟同步，也可从机时钟同步；
• 独立的高精度波特率发生器，不占用定时/计数器；
• 支持5、6、7、8和9位数据位，1或2位停止位的串行数据帧结构；
• 由硬件支持的奇偶校验位发生和检验；
• 数据溢出检测；
• 帧错误检测；
• 包括错误起始位的检测噪声滤波器和数字低通滤波器；
• 三个完全独立的中断，TX发送完成、TX发送数据寄存器空、RX接收完成；
• 支持多机通信模式；
• 支持倍速异步通信模式。

3.3 原理

3.3.1 结构组成

USART收发模块一般分为三大部分：时钟发生器、数据发送器和接收器。
**时钟发生器：**由同步逻辑电路（在同步从模式下由外部时钟输入驱动）和波特率发生器组成。
发送器：由一个单独的写入缓冲器（发送UDR）、一个串行移位寄存器、校验位发生器和用于处理不同帧结构的控制逻辑电路构成。使用写入缓冲器，实现了连续发送多帧数据无延时的通信。
接收器：由时钟和数据接收单元组成。数据接收单元用作异步数据的接收。除了接收单元，接收器还包括校验位校验器、控制逻辑、移位寄存器和两级接收缓冲器（接收UDR）。接收器支持与发送器相同的帧结构，同时支持帧错误、数据溢出和校验错误的检测。
USART内部结构图如下图所示：

软件方面等学习了再补充。