通信协议之UART简析

2020-07-23 19:35:11 浏览数 (3)

  1. 概述 UART的全称是通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),是实现设备之间低速数据通信的标准协议。常用在FPGA与PC等外设之间的通信传输,其中“异步”指不需要额外的时钟线进行数据的同步传输,它是一种串行总线接口,只需用两根线就可以完成数据的收发(一根用来接收数据,一根发送数据),两个设备在使用串口通信时,必须先约定一个数据传输速率,并且这两个设备各自的时钟频率必须与这个速率保持相近,某一方的时钟频率相差很大都会导致数据传输混乱,常用的标准通信波特率有9600bps、115200bps等。
  2. 帧格式 UART中的每一帧(frame)都是由起始位、数据位、校验位以及停止位组成的,数据串行逐位传输,数据是小端传输,如下图所示:

2.1起始位:因为UART没有控制线,要让接收方知道什么时候开始接收数据,需要一些手段。当数据开始传输时,总线电平拉低,因此每次检测到电平拉低时,就是开始传输数据了,此时就是起始位。 2.2数据位:数据传输是小端模式,每次从低地址开始传输,数据的宽度可以是5--8位,这个宽度具体值根据传输数据的特点做限定,但是收/发双方在数据开始传输前,必须对双方数据位位数作一致的定义,否则会导致数据的传输错误。 2.3奇偶位:又称为校验位,紧挨着数据位,不是必须选项,可有可无,目的是为了验证数据传输的安全性,在进行数据传输前,需要在收/发双方进行数据传输前要预设好是否需要校验位,如果需要则是奇校验还是偶校验。 其中奇校验就是看数据位中的1的个数,然后通过在校验位添加1或0,使得校验位和数据位中1的总个数是奇数,偶校验是使得校验位和数据位中1的总个数是偶数,操作方法则是对数据逐位进行同或/异或操作,偶校验是对数据逐位进行异或操作,奇校验是对数据逐位进行同或操作。 2.4停止位:停止位的宽度可以是1到2位,发送逻辑1,之后就进入了空闲。

  1. 波特率和比特率 比特率(bit rate)又称传信率。其定义是:单位时间(每秒)内传输的信息量,即每秒能传输的二进制位数,通常用Rb表示,其单位是比特/秒(bit/s或b/s,英文缩略语为bps)。 波特率(Baud rate)又称传码率或调制速率。其定义是:单位时间(每秒)内传输的码元(脉冲)个数,通常用RB表示,单位是波特(Bd或Baud)。 从定义来看,区别就是传输的是二进制数据还是码元,因为一个码元可以包含多个二进制数,当一个码元只包含一个二进制数时,意义是差不多的,但是单位还是不一样。

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