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1. 摘要

文章为学习记录。主要介绍 UART 协议的概述、物理层、协议层、关键参数。

2. UART概述

通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通常称作UART（串口），是一种异步****串行数据通信协议。它在发送数据时将并行数据转换成串行数据来传输，在接收数据时将接收到的串行数据转换成并行数据。
UART包括了 RS232、RS499、RS423、RS422 和 RS485 等接口标准规范和总线标准规范。这些标准规定了通信口的电气特性、传输速率、连接特性和接口的机械特性等内容。

3. UART物理层

UART通讯设备之间的常用连接方式如下图所示。

物理层特点：
（a）只有两根信号线， tx和rx。
（b）对于 PC 来说，它的 tx 要和对于 FPGA 的 rx 连接，同样 PC 的 rx 要和 FPGA 的 tx 连接。

4. UART 协议层

串口数据的发送与接收是基于帧结构的，即一帧一帧的发送与接收数据。最基本的帧结构如下图所示。

(1) “空闲状态”。不发送或者不接收数据。
(2) “起始位”。固定为0。
(3) “数据位”。默认是8bit。从最低位到最高位依次接收或者发送。
(4) “停止位”。固定为1。

5. UART 关键参数

（1）波特率（Baud）：在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元（因为串口是 1bit 进行传输的，所以其码元就是代表一个二进制数），每秒钟传输的码元数称为码元的传输速率，简称波特率，常用符号“Baud”表示，其单位为“波特每秒（Bps）”。典型的波特率有 300, 1200, 2400, 9600, 19200, 115200 等。
（2）数据位（Data bits）：单帧 UART 数据传输在开始到停止期间发送的数据位数。可选择为：5、6、7 或者 8（默认）。
（3）奇偶校验类型（Parity Type）：是用来验证数据的正确性。奇偶校验一般不使用，如果使用，则既可以做奇校验（Odd）也可以做偶校验（Even）。奇校验（odd parity）：数据位中“1”的数目是偶数，则校验位为“1”，如果“1”的数目是奇数，校验位为“0”。偶校验（even parity）：如果数据为中“1”的数目是偶数，则校验位为“0”，如果为奇数，校验位为“1”。奇偶校验发生了错误，那么这个字节在传输中一定有错误发生。如果奇偶校验是正确的，那么要么没有发生错误，要么发生了偶数个的错误。
（4）停止位（Stop bit）：标志着一帧数据传输完成。可选择为：1（默认）、1.5 或者 2 位。