看下面這個圖,大家已經(jīng)知道今天的主角是 UART,我們通常說的串口,UART 包含 TTL 電平和 RS-232 電平兩種,嵌入式系統(tǒng)里面,單片機的串口一般都是 TTL 電平。
今天的內(nèi)容關(guān)于 UART 的幀格式,比較簡單,玩過單片機的小伙伴應(yīng)該都知道。
UART 的英文全稱是:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,意為通用異步收發(fā)傳輸器。
UART 因為有兩根線數(shù)據(jù)線 TX 和 RX,可以以全雙工的形式進行發(fā)送和接收數(shù)據(jù),同一時刻,兩條鏈路的發(fā)送器和接收器可以同時傳輸數(shù)據(jù)。
區(qū)別于全雙工的,還有另一種,是半雙工,因為只有一根數(shù)據(jù)線,所以數(shù)據(jù)傳輸是這樣。
或者是下面這樣,同一時刻,只有一條鏈路在傳輸數(shù)據(jù)。
除了雙工形式,還有一種是半工,只有發(fā)送器到接收器這一個鏈路。
說完了 UART 的工作模式,下面進入主題——UART 幀格式,也可以稱之為 UART 協(xié)議,單片機與 PC 之間的通信,為了保證數(shù)據(jù)通信的可靠性,雙方都必須遵從 UART 協(xié)議。
UART 數(shù)據(jù)幀格式
其中各位的含義如下:
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起始位:發(fā)送 1 位邏輯 0(低電平),開始傳輸數(shù)據(jù)。
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數(shù)據(jù)位:可以是 5~8 位的數(shù)據(jù),先發(fā)低位,再發(fā)高位,一般常見的就是 8 位(1 個字節(jié)),其他的如 7 位的 ASCII 碼。
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校驗位:奇偶校驗,將數(shù)據(jù)位加上校驗位,1 的位數(shù)為偶數(shù)(偶校驗),1 的位數(shù) 4 為奇數(shù)(奇校驗)。
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停止位:停止位是數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束的標(biāo)志,可以是 1/1.5/2 位的邏輯 1(高電平)。
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空閑位:空閑時數(shù)據(jù)線為高電平狀態(tài),代表無數(shù)據(jù)傳輸。
如果我們傳輸數(shù)據(jù) 0X33(00110011),那么對應(yīng)的波形就是如下這樣,因為是 LSB 在前,所以 8 位數(shù)據(jù)依次是 11001100
發(fā)送 0X33 數(shù)據(jù)幀格式
如果再發(fā)其他數(shù)據(jù),再依次循環(huán)這個過程即可。
UART 是異步傳輸,以 1 個字符為傳輸單位,傳輸 2 個字符之間的時間間隔,比如傳輸 0X33 后再傳輸 0X35,這兩者時間間隔是未知的。
但是同一字符內(nèi)相鄰位間的時間間隔是確定的,比如 0X33 低兩位的 1 和 1 之間的時間間隔是確定的,這涉及到 UART 傳輸速率的概念——波特率。
波特率的單位是 bps,全稱是 bit per second,意為每秒鐘傳輸?shù)?bit 數(shù)量。
波特率 9600bps,代表每秒鐘傳輸 bit 的數(shù)量為 9600,那么傳輸 1bit 數(shù)據(jù)的時間就是 1/9600=104us,波特率 115200bps,代表傳輸 1bit 數(shù)據(jù)的時間是 8us。
兩個串口之間是如何發(fā)送和接受數(shù)據(jù)呢?
首先,UART1 以 9600 波特率發(fā)送 0X33,先在數(shù)據(jù)線上放 1 個 104us 脈寬的低電平(起始位),然后是連續(xù) 2 個 104us 脈寬的高電平(2bit 邏輯 1),依次類推。
為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性,減少誤差,一般 UART1 和 UART2 之間的波特率差別小于 10%,一次最多只能傳輸 1 個字節(jié)(8bit),也有效減小了累計誤差。
今天的文章內(nèi)容到這里就結(jié)束了,希望對你有幫助,我們下一期見。