一、引言

????????在嵌入式系統(tǒng)設計中，UART通信是一種廣泛使用的串行通信協(xié)議，它通過兩條信號線實現(xiàn)全雙工的數(shù)據(jù)傳輸和接收。UART通信協(xié)議以其簡單、靈活和易于集成的特點，在嵌入式設備之間以及與外部設備進行通信時發(fā)揮著重要作用。本文將詳細介紹UART通信的工作原理、特點和實現(xiàn)方式。

二、UART通信工作原理

????????UART通信是一種異步串行通信方式，它使用兩條信號線進行數(shù)據(jù)傳輸：發(fā)送數(shù)據(jù)線（TX）和接收數(shù)據(jù)線（RX）。在UART通信中，字符是傳輸?shù)幕締挝?，每個字符由一位起始位、若干位數(shù)據(jù)位（根據(jù)需要可變）和一位停止位組成。數(shù)據(jù)在發(fā)送端被逐位發(fā)送，在接收端逐位接收。

UART通信協(xié)議的主要特點包括：

1. 異步串行通信：UART通信的字符間時間間隔是不固定的，但在同一個字符中的兩個相鄰位間的時間間隔是固定的。
2. 全雙工通信：UART通信支持同時進行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的雙向傳輸。
3. 可配置的數(shù)據(jù)格式：根據(jù)需要，可以配置不同的數(shù)據(jù)格式，包括數(shù)據(jù)位的數(shù)量、起始位和停止位的數(shù)量等。

協(xié)議，如圖所示：

?

• 報頭

????????報頭是確定您是否在與正確的設備通信的唯一標識符。

• 命令(CMD)選擇

????????命令將取決于用于創(chuàng)建兩個設備之間通信的命令列表。

• 每個命令的數(shù)據(jù)長度(DL)

????????數(shù)據(jù)長度將取決于所選的命令。您可以根據(jù)所選的命令來使數(shù)據(jù)長度最大化，因此它會隨選擇而變化。在這種情況下，數(shù)據(jù)長度可以調(diào)整。

• 數(shù)據(jù)n（可變數(shù)據(jù)）

????????數(shù)據(jù)是要從設備傳輸?shù)挠行лd荷。

• 報尾1（T1為0xE1）和報尾2（T2為0xE2）

????????報尾是在傳輸結束后添加的數(shù)據(jù)。就像報頭一樣，報尾也可以唯一標識符。

• 循環(huán)冗余校驗（CRC公式）

????????循環(huán)冗余校驗公式是一種附加的錯誤檢測模式，用于檢測原始數(shù)據(jù)是否發(fā)生意外更改。發(fā)送設備的CRC值必須始終等于接收器端的CRC計算值。

三、UART通信的實現(xiàn)方式

????????在嵌入式系統(tǒng)中，UART通信的實現(xiàn)通常依賴于硬件抽象層（HAL）庫或類似的庫函數(shù)。這些庫函數(shù)提供了與硬件設備交互的接口，使開發(fā)者能夠輕松地配置和管理UART通信。

以下是一個簡單的UART通信實現(xiàn)示例：

1. 初始化UART：首先，需要初始化UART硬件設備，包括配置信號線、設置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位等。初始化過程通常涉及到設置UART控制寄存器和波特率寄存器等。
2. 發(fā)送數(shù)據(jù)：在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，需要將待發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖區(qū)。然后啟動發(fā)送過程，數(shù)據(jù)就會從發(fā)送緩沖區(qū)逐位發(fā)送出去。
3. 接收數(shù)據(jù)：在接收數(shù)據(jù)時，首先需要從接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。當接收到新的字符時，可以通過讀取接收緩沖區(qū)來獲取數(shù)據(jù)。
4. 錯誤處理：在UART通信過程中，可能會遇到各種錯誤情況，如發(fā)送或接收過程中斷、數(shù)據(jù)溢出等。因此，需要對這些錯誤情況進行檢測和處理，以保證通信的穩(wěn)定性和可靠性。

四、結論? ? ?

? 優(yōu)點

• 僅使用兩根電線

• 無需時鐘信號

• 具有奇偶校驗位以允許進行錯誤檢查

• 只要雙方都設置好數(shù)據(jù)包的結構

• 有據(jù)可查并得到廣泛使用的方法

? 缺點

• 數(shù)據(jù)幀的大小最大為9位

• 不支持多個從屬系統(tǒng)或多個主系統(tǒng)

• 每個UART的波特率必須在彼此的10％之內(nèi)

????????UART通信是一種簡單、靈活且易于集成的串行通信協(xié)議，廣泛應用于嵌入式系統(tǒng)設計中。通過了解和掌握UART通信的工作原理和實現(xiàn)方式，開發(fā)者可以更好地利用這一協(xié)議進行嵌入式設備間的串行通信，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。隨著嵌入式技術的不斷發(fā)展，我們有理由相信，UART通信將在未來的嵌入式應用中發(fā)揮更大的作用。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-762476.html

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