UART串行口简介
UART原理及接收模块设计原理
UART原理及接收模块设计原理UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种串行通信接口，用于在计算机系统之间传输数据。
它是一种基本的通信模式，常用于嵌入式系统和电子设备之间的数据交换。
UART的工作原理是通过串行传输数据。
它使用两根线来完成数据传输，一根线用于数据的传输，称为TX（Transmit），另一根线用于接收数据，称为RX（Receive）。
数据传输的时钟信号由发送端提供，并且在发送和接收过程中必须是同步的。
UART的传输方式分为同步传输和异步传输。
同步传输需要让发送端和接收端之间保持恒定的时钟信号进行数据同步，而异步传输则是通过在数据中添加起始位和停止位来进行同步。
由于异步传输不需要精密的时钟同步，因此更加简单和常用。
在UART中，数据传输的过程可以分为以下几个步骤：1.起始位：发送端在每个数据传输周期开始时发送一个低电平信号作为起始位。
接收端在接收到低电平信号时开始接收数据。
2.数据位：发送端在起始位之后按照事先约定好的数据格式（通常为8位数据长度）发送数据。
3.停止位：发送端在数据位之后发送一个高电平信号作为停止位。
接收端通过检测到停止位来确认数据传输的结束。
4.数据接收：接收端通过读取RX线上的电平信号来接收数据。
接收端在每个数据位的中间时刻进行采样，以确保准确读取数据。
接收模块是UART通信的重要组成部分，它的设计原理如下：1.引脚配置：接收模块需要将RX引脚与传输数据的设备连接。
在连接之前，需要配置引脚的工作模式为UART模式。
2.中断处理：接收模块可以通过中断来实现数据的接收。
当接收端检测到起始位时，会触发中断，并将接收到的数据存储到接收缓冲区中。
3.数据存储：接收模块需要定义一个接收缓冲区来存储接收到的数据。
通过中断将接收到的数据写入缓冲区，并设置一个标志位来表示有新的数据被接收到。
4.数据处理：接收模块可以通过轮询或状态机的方式来处理接收到的数据。
uart的工作原理
uart的工作原理UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种常见的串行通信接口，用于在计算机系统中将数据以串行方式传输。
它在许多领域中都得到了广泛的应用，包括计算机硬件、嵌入式系统和通信设备等。
本文将详细介绍UART的工作原理。
UART的工作原理如下：首先，数据以并行方式输入到UART的发送缓冲区中。
然后，UART会将并行数据转换为串行数据，并根据事先确定的通信协议将数据逐位地发送出去。
在发送数据的同时，UART 还会生成一个时钟信号，用于控制数据的传输速度。
接收端的UART 会根据发送端的时钟信号来接收数据，并将串行数据转换为并行数据。
最后，接收端的数据会被存储在接收缓冲区中，供后续处理使用。
UART的通信协议主要包括数据位、停止位、奇偶校验位和波特率等参数。
数据位决定了每个数据字节中所包含的位数，通常为5、6、7或8位。
停止位用于标识数据传输的结束，通常为1或2位。
奇偶校验位用于检测数据传输过程中的错误，可以选择奇校验、偶校验或不进行校验。
波特率则决定了数据传输的速度，常见的波特率有9600、115200等。
UART的工作过程可以分为发送和接收两个阶段。
在发送端，数据首先被存储在发送缓冲区中。
UART会根据波特率和其他通信参数，逐位地将数据发送出去。
发送时，UART会先发送起始位，通常为逻辑低电平。
接着，根据数据位的设置，UART会将数据的每一位发送出去。
最后，UART会发送停止位，通常为逻辑高电平。
这样，一个完整的数据字节就被传输出去了。
在接收端，UART会根据发送端的时钟信号，逐位地接收数据。
首先，UART会检测起始位，并开始接收数据位。
根据数据位的设置，UART 会逐位地接收数据。
接收完成后，UART会检测停止位，并将数据存储在接收缓冲区中，供后续处理使用。
UART的工作原理可以简单概括为数据的串行传输和并行转换。
通过将数据转换为串行形式，UART能够在有限的引脚数目下实现高效的数据传输。
SPI、UART、I2C接口的定义
SPI、UART、I2C接口的定义SPI ：高速同步串行口。
3～4线接口，收发独立、可同步进行UART：通用异步串行口。
按照标准波特率完成双向通讯，速度慢SPI:一种串行传输方式,三线制,网上可找到其通信协议和用法的3根线实现数据双向传输串行外围接口 Serial peripheral interfaceUART:通用异步收发器UART是用于控制计算机与串行设备的芯片。
有一点要注意的是，它提供了RS-232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了。
作为接口的一部分，UART还提供以下功能：将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。
将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用。
在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。
在输出数据流中加入启停标记,并从接收数据流中删除启停标记。
处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是串行设备）。
可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。
有一些比较高档的UART还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新的UART是16550，它可以在计算机需要处理数据前在其缓冲区内存储16字节数据，而通常的UART是8250。
现在如果您购买一个内置的调制解调器，此调制解调器内部通常就会有16550 UART。
I2C:能用于替代标准的并行总线，能连接的各种集成电路和功能模块。
I2C是多主控总线，所以任何一个设备都能像主控器一样工作，并控制总线。
总线上每一个设备都有一个独一无二的地址，根据设备它们自己的能力，它们可以作为发射器或接收器工作。
多路微控制器能在同一个I2C总线上共存。
I2C总线：I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。
由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。
总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。
UART
数据方向和通信速度
数据传输可以首先从最低有效位(LSB)开始。然而，有些UART允许灵活选择先发送最低有效位或最高有效位(MSB)。
UART是通用异步收发器（异步串行通信口）的英文缩写，它包括了RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等接口标准规范和总线标准规范，即UART是异步串行通信口的总称。
而RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等，是对应各种异步串行通信口的接口标准和总线标准，它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是硬的,而RS232是软的
1.UART是种接口，而RS232则是电平协议UART的全称：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter 通用异步收发器
RS232则是用-5V－-12V表示逻辑１，用+5V－+12V表示逻辑０。RS232是负逻辑。
2.UART是物理设备，RS232则是一种串行接口的标准，不严格时也可以特指该标准的串行通讯口。
什么是 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱART
UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用来与PC进行通信，包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。
UART通信
UART首先将接收到的并行数据转换成串行数据来传输。消息帧从一个低位起始位开始，后面是7个或8个数据位，一个可用的奇偶位和一个或几个高位停止位。接收器发现开始位时它就知道数据准备发送，并尝试与发送器时钟频率同步。如果选择了奇偶，UART就在数据位后面加上奇偶位。奇偶位可用来帮助错误校验。
uart的工作原理
uart的工作原理
UART通常是指通用异步收发器，是一种串行通信接口，用于在计算机和外设之间传输数据。
UART可以在不同的波特率下进行数据传输，因此它可以用于连接不同类型和速度的设备。
UART的基本工作原理是将数据转换为串行格式进行传输。
数据被分成单个比特，然后按照一定的顺序进行传输。
串行数据通过一个引脚（TX）发送，通过另一个引脚（RX）接收。
通常，UART使用8
位数据位、1个起始位、1个停止位和一个可选的奇偶校验位。
UART接收器通过定时器或者硬件电路来检测电平的变化，以确定何时开始和结束每个比特的传输。
当开始接收数据时，UART接收器检测起始位，然后按照预定的顺序接收数据位和校验位，最后接收停止位。
UART发送器将数据位、起始位、停止位和校验位按照顺序传输到TX引脚，然后等待接收器确认接收完整数据后再发送下一个字节。
发送器还可以通过控制请求发送（RTS）和清除发送（CTS）引脚的状态来控制数据的流量。
总的来说，UART是一种简单而可靠的串行通信接口，它在许多嵌入式系统中都得到了广泛应用。
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第6章6.2节 UART串行接口
4. 多机通信
图6-9多机通信连接图
6．2．4 串行口应用举例
例1、用两片8位串入并出移位寄存器74HC164扩展16位输 出接口。 图6-10是利用74HC164扩展的16位发光二极管接口电路。 编程使这16个发光二极管交替为间隔点亮状态，循环交 替时间为2秒钟。 。
解：
图6-10 利用串行口扩展输出接口
发送操作：数据写入发送缓冲寄存器SBUF （99H），串行口即把数据以设定的波特率从 TXD端送出（低位在前பைடு நூலகம்， 发送完后置中断标 志TI=1。 MOV TMOD, #data MOV SBUF, #data JNB TI, $ CLR TI RET
接收操作：REN是串行口接收器允许接收控制位。 当RI=0，软件置REN为1时，即开始从RXD端以设定 的波特率输入数据（低位在前）， 当接收到数据 时，置中断标志RI=1。
图6-7
通信方式示意图
4. 通信协议 计算机之间进行数据传输时的一些约定，包括通信方 式、帧格式、波特率、命令码的约定等 。
6．2．2 80C51串行口简介 80C51串行口简介
1. 串行口结构与工作原理
80C51的串行口是一个可编程的全双工 串行通信接口，通过软件编程它可以做通 用异步接收和发送器UART（Universal Asynchronous Receiver／Transmitter）， 也可做同步移位寄存器用。其帧格式可设 置8位、10位或11位，并能设置不同的波特 率 。
6．2 UART串行接口 UART串行接口
教学目的：了解80C51系列单片机UART串行接口的结 构、原理及应用；能够采用查询方式进行串行通信。 教学重点：1. UART串行接口的工作原理； 2. UART串行接口的4种工作方式的编 程、应用。 教学难点：1 .多机通信方式 2. 波特率值的设置
SPI和UART的区别
SPI：高速同步串行口。
3～4线接口，收发独立、可同步进行UART：通用异步串行口。
按照标准波特率完成双向通讯，速度慢I2C:一种串行传输方式,三线制,网上可找到其通信协议和用法的3根线实现数据双向传输串行外围接口 Serial peripheral interfaceUART:通用异步收发器UART是用于控制计算机与串行设备的芯片。
有一点要注意的是，它提供了RS-232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了。
作为接口的一部分，UART还提供以下功能：将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。
将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用。
在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。
在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除启停标记。
处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是串行设备）。
可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。
有一些比较高档的UART还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新的UART 是16550，它可以在计算机需要处理数据前在其缓冲区内存储16字节数据，而通常的UART是8250。
现在如果您购买一个内置的调制解调器，此调制解调器内部通常就会有16550 UART。
I2C:能用于替代标准的并行总线，能连接的各种集成电路和功能模块。
I2C是多主控总线，所以任何一个设备都能像主控器一样工作，并控制总线。
总线上每一个设备都有一个独一无二的地址，根据设备它们自己的能力，它们可以作为发射器或接收器工作。
多路微控制器能在同一个I2C总线上共存。
更详细的区别：第一个区别当然是名字：SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口);I2C(INTER IC BUS：意为IC之间总线)UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器)第二，区别在电气信号线上：SPI总线由三条信号线组成：串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)。
UART原理及接收模块设计原理
UART原理及接收模块设计原理UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器）是一种常见的串行通信接口。
它通过异步方式实现数据的传输，常用于微控制器和外围设备之间的通信。
在UART通信中，数据以位的形式传输，可以实现全双工或半双工的通信。
下面将从UART的基本原理和接收模块设计原理两个方面进行详细阐述。
UART通信基于两根信号线：TX（发送线）和RX（接收线），以及一个时钟信号（波特率）。
发送方将数据序列转换为异步信号，并通过TX线发送给接收方。
接收方通过RX线接收到数据序列，并还原为原始数据。
UART通信过程如下：1.发送方：获取待发送的数据，并将每个数据位根据波特率进行时序转换。
每个数据位前面加上起始位（逻辑0），然后发送数据位的每一位（从最低位到最高位），并加上一个可选的校验位（奇校验或偶校验）。
最后，发送一个或多个停止位（逻辑1）。
2.接收方：收到起始位后，开始时钟计数，并依次读取数据位和校验位。
停止位之后，停止时钟计数，并对接收到的数据进行校验。
如果校验通过，将接收到的数据存储起来。
UART接收模块设计原理：UART接收模块的设计原理包括两个主要部分：数据接收和校验。
1.数据接收：数据接收部分包括时钟信号的生成和数据位的接收。
时钟信号的生成一般使用波特率发生器或计时器模块来生成。
接收寄存器用于接收并存储接收到的数据。
当接收到起始位时，启动计时器以开始计数。
每个计时周期检查RX线上的电平，如果为逻辑1，则读取该位为数据位"1"，否则读取为"0"。
逐位读取后，将数据存储在接收寄存器中，等待后续处理。
2.校验：校验部分的目的是确保接收到的数据的可靠性。
常见的校验方式有奇偶校验、和校验等。
奇偶校验是最常用的校验方式。
在奇偶校验中，发送方和接收方约定好是按奇数进行校验还是按偶数进行校验。
发送方根据约定计算校验位，并将其附加到发送数据中。
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UART异步串行口UART异步串行口简介数据通信的基本方式可分为并行通信与串行通信两种：并行通信：是指利用多条数据传输线将一个资料的各位同时传送。
它的特点是传输速度快，适用于短距离通信，但要求通讯速率较高的应用场合。
串行通信：是指利用一条传输线将资料一位位地顺序传送。
特点是通信线路简单，利用简单的线缆就可实现通信，降低成本，适用于远距离通信，但传输速度慢的应用场合。
UART 异步串行口的传输格式异步通信以一个字符为传输单位，通信中两个字符间的时间间隔是不固定的，然而在同一个字符中的两个相邻位代码间的时间间隔是固定的。
通信协议（通信规程）：是指通信双方约定的一些规则。
在使用异步串口传送一个字符的信息时，对资料格式有如下约定：规定有空闲位、起始位、资料位、奇偶校验位、停止位。
通讯时序图如下：开始前，线路处于空闲状态，送出连续“1”。
传送开始时首先发一个“0”作为起始位，然后出现在通信线上的是字符的二进制编码数据。
每个字符的数据位长可以约定为5 位、6 位、7 位或8 位，一般采用ASCII 编码。
后面是奇偶校验位，根据约定，用奇偶校验位将所传字符中为“1”的位数凑成奇数个或偶数个。
也可以约定不要奇偶校验，这样就取消奇偶校验位。
最后是表示停止位的“1”信号，这个停止位可以约定持续1 位、1.5 位或2 位的时间宽度。
至此一个字符传送完毕，线路又进入空闲，持续为“1”。
经过一段随机的时间后，下一个字符开始传送才又发出起始位。
每一个数据位的宽度等于传送波特率的倒数。
微机异步串行通信中，常用的波特率为110，150，300，600，1200，2400，4800，9600 ，19200，38400，115200等。
S3C2410的异步串行口1S3C2410 的UART（通用异步串行口）单元提供三个独立的异步串行I/O 端口，每个都可以在中断和DMA 两种模式下进行。
UART支持的最高波特率达230.4kbps。
每个UART通道包含2 个16 位FIFO 分别提供给接收和发送。
每个UART 包含波特率发生器，接收器，发送器和控制单元。
波特率发生器以PCLK或UCLK为时钟源。
发送器和接收器包含16 字节FIFO 寄存器和移位寄存器，当发送数据的时候，数据先写到FIFO 然后拷贝到发送移位寄存器，然后从数据输出端口（TxDn）依次被移位输出。
被接收的数据也同样从接收端口（RxDn）移位输入到移位寄存器，然后拷贝到FIFO 中。
异步串行口的操作数据发送操作数据发送帧的格式是可编程的，它包含一个开始位，5 到8 个数据位，一个可选的奇偶位和一个或两个停止位，这些可以通过线性控制器（ULCONn）来设置。
发送器也能够产生发送中止条件。
中止条件迫使串口输出保持在逻辑0 状态，这种状态保持一个传输帧的时间长度。
通常在一帧传输数据完整地传输完之后，在通过这个全0 状态将中止信号发送给对方。
中止信号发送之后，传送数据连续放到FIFO 中（在不使用FIFO 模式下，将被放到输出保持寄存器）。
数据接收操作与数据发送一样，数据接收的帧也是可以编程的，它包含一个开始位，5 到8 个数据，一个可选的奇偶位和一位或两位停止位，它们都是通过线性控制器（ULCONn）来设置的。
接收器能够检测溢出错误，奇偶校验错误，帧错误和中止状况，每种情况下都将会将一个错误标志置位。
UART 异步串行口的波特率发生器每个UART 的波特率发生器为传输提供了串行移位时钟。
波特率产生器的时钟源可以从S3C2410 的内部系统时钟或UCLK 中来选择。
波特率由时钟源（PCLK 或UCLK）16 分频然后被UART 波特率除数寄存器（UBRDIVn）指定的16 位除数决定。
因此，UBRDIVn 的值可以按照下式确定：UBRDIVn=(int)（PCLK/（bps*16））-1 ，其中bps为波特率。
例如，如果波特率为115200bps 且PCLK 或UCLK 为40MHz,则UBRDIVn 为：UBRDIVn =（int）(40000000)(115200*16))-1= (int)(21.7)-1= 21-1 = 20UART异步串行口波特率发生器的误差极限UART传输10bit数据的时间误差应该小于1.87％（3/160）。
tUPCLK = (UBRDIVn + 1) x 16 x 10 / PCLK 实际的传输10bit所需时间。
tUEXACT = 10 / baud-rate 理想情况下传输10位需要的时间。
UART error＝(tUPCLK – tUEXACT) / tUEXACT x 100%异步串行口的相关寄存器线路控制寄存器（ULCON）2线性控制寄存器，主要用来规定传输帧的格式。
下面表格是线控制寄存器的地址34发送/接收状态寄存器（UTRSTA T）5错误状态寄存器（UERSTA T）FIFO状态寄存器（UFSTA T）6MODEM状态寄存器（UMSTA T）发送缓冲寄存器（UTXHn）7接收缓冲寄存器（URXHn）波特率除数寄存器实验内容根据前面的原理介绍，写一个程序来测试串口的基本功能。
异步串口实验步骤从上面的寄存器介绍可以看到，与UART有关的寄存器共有11*3（因为有3个UART通道）之多。
本实验使用UART0。
1.初始化8把使用到的的引脚GPH2、GPH3定义为TXD0、RXD0：GPHCON |= 0xa0GPHUP |= 0x0c (上拉)ULCON0 ( UART channel 0 line control register )：设为0x03此值含义为：8个数据位，1个停止位，无校验，正常操作模式(与之相对的是Infra-Red Mode，此模式表示0、1的方式比较特殊)。
UCON0 (UART channel 0 control register )：设为0x245除了位[3:0]，其他位都使用默认值。
位[3:0]=0b0101表示：发送、接收都使用―中断或查询方式‖——本实验使用查询方式。
UFCON0 (UART channel 0 FIFO control register )：设为0x00每个UART内部都有一个16字节的发送FIFO和接收FIFO，但是本实验不使用FIFO，设为默认值0UMCON0 (UART channel 0 Modem control register )：设为0x00本实验不使用流控，设为默认值0UBRDIV0 ( R/W Baud rate divisior register 0 )：设为12本实验未使用PLL，PCLK=12MHz，设置波特率为115200，则由公式UBRDIVn = (int)(PCLK / (bps x 16) ) –1可以计算得UBRDIV0，请使用S3C2410数据手册第314页的误差公式验算一下此波特率是否在可容忍的误差范围之内，如果不在，则需要更换另一个波特率(本实验使用的115200是符合的)。
2.发送数据UTRSTA T0 ( UART channel 0 Tx/Rx status register )：位[2]：无数据发送时，自动设为1。
当我们要使用串口发送数据时，先读此位以判断是否有数据正在占用发送口。
位[1]：发送FIFO是否为空，本实验未用此位位[0]：接收缓冲区是否有数据，若有，此位设为1。
本实验中，需要不断查询此位一判断是否有数据已经被接收。
UTXH0 (UART channel 0 transmit buffer register )：把要发送的数据写入此寄存器。
3.接收数据UTRSTA T0：如同上述―2、发送数据‖所列，我们用到位[0]URXH0 (UART channel 0 receive buffer register )：异步串口实验代码主函数void Main(void){int i,j;sysinit(); //系统初始化代码，在这里不关心它Uart_Init(0,115200); //初始化串口，115200是波特率定义见下面说明Uart_Select(0); //选择串口0，标准库函数，可直接调用Uart_Printf("\nWelcom to Uart Test!\n"); //在屏幕打印，标准库函数，可直接调用。
Uart_Printf("Baud rate=115200, no flow control\n");9i = 0;while(1){Uart_Printf("i=%d \n", i++); //从串口格式化输出for (j=0; j<0xffffff; j++); //延时}}主函数中调用的函数的定义void Uart_Init(int pclk, int baud){int i;if(pclk == 0)pclk = PCLK; //参数pclk为0表示选用的时钟为PCLK。
rUFCON0 = 0x0; //UART 通道0 FIFO control register, FIFO禁止，不使用。
rUFCON1 = 0x0; //UART 通道1 FIFO control register, FIFO禁止，不使用。
rUFCON2 = 0x0; //UART 通道2 FIFO control register, FIFO禁止，不使用。
rUMCON0 = 0x0; //UART 通道0 MODEM control register, AFC禁止，不使用。
rUMCON1 = 0x0; //UART 通道1 MODEM control register, AFC禁止，不使用。
//UART0rULCON0 = 0x3; //Line control register，对照寄存器的定义，可以知道这样赋值定义了数据传输格式：工作在正常模式，没有校验位，1个停止位每帧，每帧8位数据。
rUCON0 = 0x245; // 发送和接收都采用查询或中断模式。
rUBRDIV0=( (int)(pclk/16./baud+0.5) -1 ); //波特率divisior register 0，根据公式计算，注意要验证误差范围，误差计算公式文档中已经给出。
//UART1，与UART0相似rULCON1 = 0x3;rUCON1 = 0x245;rUBRDIV1=( (int)(pclk/16./baud) -1 );//UART2，与UART0相似rULCON2 = 0x3;rUCON2 = 0x245;rUBRDIV2=( (int)(pclk/16./baud) -1 );for(i=0;i<100;i++); //延时一小会儿}该实验成功后的结果可参看文件夹中的图片。