通俗易懂的UART協議幀格式

2021-10-16 17:13:40 字數 1528 閱讀 8519

看下面這個圖,大家已經知道今天的主角是uart,我們通常說的串列埠,uart包含ttl電平和rs-232電平兩種,嵌入式系統裡面,微控制器的串列埠一般都是ttl電平。

今天的內容關於uart的幀格式,比較簡單,玩過微控制器的小夥伴應該都知道。

uart的英文全稱是:universal asynchronous receiver/transmitter,意為通用非同步收發傳輸器。

uart因為有兩根線資料線tx和rx,可以以全雙工的形式進行傳送和接收資料,同一時刻,兩條鏈路的傳送器和接收器可以同時傳輸資料。

區別於全雙工的,還有另一種,是半雙工,因為只有一根資料線,所以資料傳輸是這樣。

或者是下面這樣,同一時刻,只有一條鏈路在傳輸資料。

除了雙工形式,還有一種是半工,只有傳送器到接收器這乙個鏈路。

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協議,微控制器與pc之間的通訊,為了保證資料通訊的可靠性,雙方都必須遵從uart協議。

uart資料幀格式

其中各位的含義如下:

如果我們傳輸資料0x33(00110011),那麼對應的波形就是如下這樣,因為是lsb在前,所以8位資料依次是11001100

傳送0x33資料幀格式

如果再發其他資料,再依次迴圈這個過程即可。

uart是非同步傳輸,以1個字元為傳輸單位,傳輸2個字元之間的時間間隔,比如傳輸0x33後再傳輸0x35,這兩者時間間隔是未知的。

但是同一字元內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,意為每秒鐘傳輸的bit數量。

波特率9600bps,代表每秒鐘傳輸bit的數量為9600,那麼傳輸1bit資料的時間就是1/9600=104us,波特率115200bps,代表傳輸1bit資料的時間是8us。

兩個串列埠之間是如何傳送和接受資料呢?

首先,uart1以9600波特率傳送0x33,先在資料線上放1個104us脈寬的低電平(起始位),然後是連續2個104us脈寬的高電平(2bit邏輯1),依次類推。

其次,uart2以9600波特率接收0x33,通過數這些資料的脈寬,來確認資料。

為了確保資料傳輸的正確性,減少誤差,一般uart1和uart2之間的波特率差別小於10%,一次最多只能傳輸1個位元組(8bit),也有效減小了累計誤差。

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