UART UART 1. 什麼是UART？ 2. 硬體接線 3. 數據幀格式 4. 波特率 4.1. 波特率和比特率的定義 4.2. 波特率和比特率之間的關係 4.3. 波特率的作用 5. UART通信分析實踐 5.1. 發送"Hello, World!"，請寫出數據幀。 5.2. 每秒傳輸多少個字 ...
UART
參考鏈接：
1. 什麼是UART？
通用非同步收發器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常稱作UART，
是一種串列、非同步、全雙工的通信協議，在嵌入式領域應用的非常廣泛。
2. 硬體接線
- 通信雙方TX、RX交叉連接
- 通信雙方共地
3. 數據幀格式
- 啟動位：
- 占1個位長
- 保持邏輯0電平
- 有效數據位：
- 可選5、6、7、8、9個位長（通常是8bit）
- LSB在前，MSB在後，即最低有效位在前）
- 校驗位：
- 1位，可選是否有
- 常見的是奇偶校驗位
- 停止位：
- 可選1、1.5、2個位長
- 保持邏輯1電平
- 空閑位：
- 匯流排空閑時預設邏輯1電平
4. 波特率
4.1. 波特率和比特率的定義
波特率有一個很重要的相關概念，稱為比特率。
- 比特率：每秒鐘傳輸的比特數，單位bit/s，bps
- 波特率：每秒鐘傳輸的碼元數，單位symbol/s，Baud
4.2. 波特率和比特率之間的關係
比特率 = 波特率 * log2M，M表示每個碼元承載的信息量（M也可以認為是進位數）。
二進位系統中，每個碼元都存在2種狀態，所以波特率數值上等於比特率。
4.3. 波特率的作用
在串口通信中，發送端和接收端需要規定好一個相同的波特率，才能保證通信正常。
在描述波特率的作用時，我比較喜歡用打羽毛球來進行比喻。發送端是發球的人，接收端是接球的人，而波特率就是兩個打球的人揮拍的頻率，如果這兩個人的節奏一致，羽毛球就可以很長時間不落地，而如果有快有慢，就很容易出現丟球的情況。
5. UART通信分析實踐
UART在波特率為9600bps、數據幀格式為預設8-N-1的情況下：
5.1. 發送"Hello, World!"，請寫出數據幀。
- "Hello, World!"一共有12個位元組，所以一共需要發送12個UART數據幀。
- 根據ASCII碼，將位元組轉成二進位表示：
字元 二進位 H 01001000 e 01100101 l 01101100 l 01101100 o 01101111 , 00101100 W 01010111 o 01101111 r 01110010 l 01101100 d 01100100 ! 00100001 - 數據格式預設8-N-1，所以開始位1位，結束位1位，無校驗位。
0010010001 / 0011001011 /
0011011001 / 0011011001 /
0011011111 / 0001011001 /
0010101111 / 0010101111 /
0011100101 / 0011011001 /
0011001001 / 0001000011 / - 註意數據幀之間要有空閑位
5.2. 每秒傳輸多少個位元組？每秒傳輸多少個比特？
- 1byte = 8bit，但是UART協議中包含開始位和結束位，所以每秒鐘傳輸的位元組數 = 9600/10 = 960
- 根據計算出的每秒鐘傳輸的位元組數，每秒鐘傳輸的比特數是 960*8 = 7680（即一個byte的傳輸速率是7680bps）
6. 總結
- UART屬於哪種類型的通信方式？
- 請繪製出UART通信的硬體接線圖。
- 波特率和比特率之間的區別是什麼？
- UART在波特率為9600bps、數據幀格式為預設8-N-1的情況下，發送"Hello, World!"，請寫出數據幀。
- UART在波特率為9600bps、數據幀格式為預設8-N-1的情況下，每秒傳輸多少個位元組(Byte)？每秒傳輸多少個比特(bit)?
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我之前總是UART、串口，兩個概念傻傻分不清楚。
嚴格來說，串口是串列通信介面的簡稱，所有按位發送和接收的介面都可以被稱作是串口。而UART是一種常見的串口協議，其餘常見的串口協議包括RS232、RS485等等。
但其實也不用分的那麼清楚，在談論單片機的時候，大家提到串口，雙方都會預設就是UART。
