uart接口的時(shí)序分析

　　UART傳輸時(shí)序

　　UART用一條傳輸線將數(shù)據(jù)一位位地順序傳送，以字符為傳輸單位

　　通信中兩個(gè)字符間的時(shí)間間隔多少是不固定的， 然而在同一個(gè)字符中的兩個(gè)相鄰位間的時(shí)間間隔是固定的

　　數(shù)據(jù)傳送速率用波特率來(lái)表示， 指單位時(shí)間內(nèi)載波參數(shù)變化的次數(shù)， 或每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)

　　如每秒鐘傳送240個(gè)字符， 而每個(gè)字符包含10位（1個(gè)起始位， 1個(gè)停止位， 8個(gè)數(shù)據(jù)位）， 這時(shí)的波特率為2400Bd

　　傳輸時(shí)序如下圖

　　在UART中，信號(hào)線上共有兩種狀態(tài)， 分別用邏輯1（高電平）和邏輯0（低電平）來(lái)區(qū)分

　　在空閑時(shí)， 數(shù)據(jù)線應(yīng)該保持在邏輯高電平狀態(tài)

　　其中各位的意義如下

　　起始位（Start Bit）： 先發(fā)出一個(gè)邏輯0信號(hào)， 表示傳輸字符的開(kāi)始

　　數(shù)據(jù)位（Data Bits）： 可以是5~8位邏輯0或1. 如ASCII碼（7位）， 擴(kuò)展BCD碼（8位）小端傳輸

　　校驗(yàn)位（Parity Bit）： 數(shù)據(jù)位加上這一位后， 使得1的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)（偶校驗(yàn)）或奇數(shù)（奇校驗(yàn)）

　　停止位（Stop Bit）： 它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志。 可以是1位、1.5位、2位的高電平

　　空閑位： 處于邏輯1狀態(tài)， 表示當(dāng)前線路上沒(méi)有資料傳送

　　uart接口的時(shí)序分析

　　1、串行數(shù)據(jù)的格式

　　異步串行數(shù)據(jù)的一般格式是：起始位+數(shù)據(jù)位+停止位，其中起始位1 位，數(shù)據(jù)位可以是5、6、7、8位，停止位可以是1、1.5、2位。

　　起始位是一個(gè)值為0的位，所以對(duì)于正邏輯的TTL電平，起始位是一位時(shí)間的低電平；停止位是值為1的位，所以對(duì)于正邏輯的TTL電平，停止位是高電平。線路路空閑或者數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，對(duì)于正邏輯的TTL電平，線路總是1。對(duì)于負(fù)邏輯（如RS-232電平）則相反。

　　例如，對(duì)于16進(jìn)制數(shù)據(jù)55aaH，當(dāng)采用8位數(shù)據(jù)位、1位停止位傳輸時(shí)，它在信號(hào)線上的波形如圖1（TTL電平）和圖2（RS-232電平）所示。 （先傳第一個(gè)字節(jié)55，再傳第二個(gè)字節(jié)aa，每個(gè)字節(jié)都是從低位向高位逐位傳輸）

　　圖1 TTL電平的串行數(shù)據(jù)幀格式（55aah）

　　圖2 RS-232電平的串行數(shù)據(jù)幀格式（55aah）

　　2、根據(jù)波形圖計(jì)算波特率

　　如圖3是圖1在示波器中的顯示示意，其中灰色線是示波器的時(shí)間分度線，此時(shí)假設(shè)是200us/格。

　　圖3 波特率計(jì)算示意圖

　　可以看了，第一個(gè)字節(jié)的10位（1位起始位，8位數(shù)據(jù)位和1位停止位）共占約1.05ms，這樣可計(jì)算出其波特率約為：

　　10bit / 1.05ms X 1000 ≈ 9600 bit/s

　　如果上圖中的時(shí)間軸是100us/格，同樣可以計(jì)算出波特率應(yīng)是19200bit/s。

　　當(dāng)通訊不正常，又能觀察到波形時(shí)，就可根據(jù)上述方法，從波形圖計(jì)算一下波特率是否正確。

　　3、根據(jù)波形圖判斷RS-485收發(fā)數(shù)據(jù)的正確與否

　　RS-485是一種半雙工的串行通訊方式（RS-422為全雙工），485電平芯片所以要正確接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，必需保證控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的同步，否則要么發(fā)送數(shù)據(jù)丟失，要么接收數(shù)據(jù)可能丟失。RS-485發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的正確時(shí)序如圖4所示。

　　圖4 RS-485的正確發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)序

　　在圖4中，發(fā)送控制信號(hào)的寬度基本與數(shù)據(jù)信號(hào)的寬度一致，所以能保證發(fā)送數(shù)據(jù)的正確和發(fā)送后及時(shí)轉(zhuǎn)為接收。

　　圖5 和圖6 分別是控制信號(hào)太短和控制信號(hào)太長(zhǎng)的情況。

　　圖5 RS-485控制信號(hào)太短時(shí)的時(shí)序

　　圖6 RS-485控制信號(hào)太長(zhǎng)時(shí)的時(shí)序

　　在圖5中，由于控制信號(hào)關(guān)閉過(guò)早，則第二個(gè)字節(jié)的后兩位將發(fā)送錯(cuò)誤；在圖6中，由于控制信號(hào)關(guān)閉過(guò)遲，使485芯片在發(fā)送數(shù)據(jù)后，不能及時(shí)轉(zhuǎn)到接收狀態(tài)，此時(shí)總線若有數(shù)據(jù)過(guò)來(lái)，則本單元將不能正確接收。

　　總結(jié)：只要掌握上述波形分析方法，任何異步串行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送問(wèn)題，基本都可以得到解決。