單片機(jī)常用通信協(xié)議之UART通信簡(jiǎn)介

UART通信簡(jiǎn)介

UART即通用異步收發(fā)器(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)，和IIC一樣，其總線構(gòu)成只有兩根線，即TX和RX，但其可以同步收發(fā)，故UART為異步、全雙工的串行通信方式；其在嵌入式單片機(jī)領(lǐng)域具有極其廣泛的應(yīng)用，如通常的串口通信：RS232、RS485、RS422、TTL等。

UART通信允許兩個(gè)時(shí)鐘不同的設(shè)備進(jìn)行通信，其原理就是通過雙方約定相同的波特率(即單位時(shí)間內(nèi)傳送的碼元符號(hào)的個(gè)數(shù)，它是對(duì)符號(hào)傳輸速率的一種度量)和數(shù)據(jù)幀格式(即數(shù)據(jù)位數(shù)，校驗(yàn)方式，停止位等)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，波特率的單位是每秒比特?cái)?shù)(bps)，常用的波特率有：1200bps，2400bps，4800bps，9600bps，19200bps，38400bps，57600bps，115200bps，921600bps等。

UART通信的實(shí)現(xiàn)需要兩根通信線：TX和RX，其中TX用于數(shù)據(jù)的發(fā)送，RX用于數(shù)據(jù)的接收，其中主機(jī)的TX接設(shè)備的RX，主機(jī)的RX接設(shè)備的TX。

UART通信協(xié)議

要實(shí)現(xiàn)雙方通信則先要定義雙方的通信的波特率，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)；下面來介紹一下UART通信中的數(shù)據(jù)幀是怎樣的：

1. 起始位：標(biāo)志數(shù)據(jù)傳輸開始，發(fā)出一個(gè)邏輯電平為0的信號(hào)標(biāo)志為起始位；
2. bit數(shù)據(jù)位：即實(shí)際通信中數(shù)據(jù)bit位數(shù)，常用的數(shù)據(jù)位一般配為5或6或7或8，LSB低位先行；
3. 奇偶校驗(yàn)位：發(fā)送數(shù)據(jù)的校驗(yàn)可以為無校驗(yàn)、奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)；奇校驗(yàn)：數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則校驗(yàn)位為1，否則為0；偶校驗(yàn)：數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則校驗(yàn)位為0，否則為1；
4. 停止位：標(biāo)志當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)束，可配為1位、1.5位或2位的邏輯電平1.
5. 空閑位：處于邏輯電平1狀態(tài)。
   一幀完整的數(shù)據(jù)是由1位起始位、5到8位數(shù)據(jù)位、0到1位校驗(yàn)位、1/1.5/2位停止位構(gòu)成，如下圖數(shù)據(jù)幀的傳輸時(shí)序示例所示：

UART通信特點(diǎn)

1. 不需要同步時(shí)鐘線，只需要約定好波特率及數(shù)據(jù)幀格式即可通過TX、RX收發(fā)數(shù)據(jù)，因此其線路相對(duì)比較簡(jiǎn)單，且成本低；
2. 可實(shí)現(xiàn)雙向異步通信；
3. 雙方可根據(jù)具體的需要來約定具體的傳輸數(shù)據(jù)包格式，便于用戶進(jìn)行開發(fā)；
4. 因其高低電平用0和1表示，通信的抗干擾能力差，數(shù)據(jù)的通信容易受線纜的影響，通信距離偏短。

UART相關(guān)代碼

UART在我們開發(fā)中最常用到的功能就是串口調(diào)試功能，以下附上軟件UART串口的相關(guān)代碼供大家參考：

void uart_init(void)//uart初始化

{

UART_InitTypeDef UART_InitStructure;

GPIO_PinRemapConfig(GPIOA, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1, GPIO_Remap_0);

UART_InitStructure.UART_BaudRate = 115200;



UART_InitStructure.UART_WordLength = UART_WordLength_8b;

UART_InitStructure.UART_StopBits = UART_StopBits_1;

UART_InitStructure.UART_Parity = UART_Parity_No;

    

UART_Init(UART0, &UART_InitStructure);

}

以上初始化主要為配置相應(yīng)IO口復(fù)用為UART模式(TX腳配為復(fù)用推挽輸出，RX腳配為浮空輸入)，配置串口波特率為115200、數(shù)據(jù)位為8位、1位停止位、無校驗(yàn)位。

//重定位C庫函數(shù)printf到UART0, 發(fā)送一字節(jié)數(shù)據(jù)到UART

int fputc(int c,FILE*f)

{

while(!UART_IsTXEmpty(UART0));

UART_SendData(UART0, (uint8_t) ch);



return ch;

}

//重定位C庫函數(shù)scanf到UART0，等待串口輸入數(shù)據(jù)

int fgetc(FILE *f)

{

while(UART_GetFlagStatus(UART0,UART_FLAG_RXNE) == RESET);

return(int)UART_ReceiveData(USART0);

}