概述
简介
UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器。一种常用的串行通信协议，用于在电子设备之间进行数据传输。它是一种异步通信方式，意味着数据没有固定的时钟信号来同步发送和接收端的数据。相比同步通信协议（如SPI和I2C），UART不需要在数据传输中传递时钟信号，从而更加简单且适用于各种设备和环境。
特征
点对点：uart协议只能作用于两个单点设备之间，通常没有明确意义上的主从关系
异步通信：异步通信体现在没有时钟的控制，而是按照别的方式进行数据的确认（需要协商固定波特率Baud Rate）
全双工通信：使用两个UART通道，一个用于发送（TX）一个用于接收（RX）。
速率灵活性：UART通信的波特率可以根据具体需求进行灵活配置，允许在不同的传输速率下进行数据传输。
数据格式灵活性：可以按需配置数据位数、停止位数、校验位等等
逻辑框图
数据传输
uart收发控制器之间
在UART中，传输的方式是数据包的形式。数据包由起始位、数据帧、奇偶校验位和停止位组成
起始位
UART 数据传输线在不传输数据时通常保持在高电平。为了开始数据传输，发送 UART 将传输线从高电平拉至低电平，持续1个时钟周期。当接收UART检测到高电平到低电平的转变时，它开始以波特率的频率读取数据帧中的位。
数据帧
数据帧包含正在传输的实际数据。如果使用奇偶校验位，它的长度可以是5-8 位。如果不使用奇偶校验位，则数据帧可以是9 位。在大多数情况下，数据首先以最低有效位发送。
奇偶校验位
奇偶校验描述了数字的偶数或奇数。奇偶校验位是UART_RX 判断数据在传输过程中是否发生变化的一种方式。位可能因电磁辐射、不匹配的波特率或长距离数据传输而改变。
如果奇偶校验位为 0（偶校验），则数据帧中的 1 或逻辑高位总计应为偶数。如果奇偶校验位为 1（奇校验），则数据帧中的 1 位或逻辑高电平总计应为奇数。当奇偶校验位与数据匹配时，UART 就知道传输没有错误。但如果奇偶校验位为 0，并且总数为奇数，或者奇偶校验位为 1，并且总数为偶数，则 UART 知道数据帧中的位已更改。结束位
为了发出数据包结束的信号，发送 UART 将数据传输线从低电压驱动到高电压，持续时间为1-2位。
控制器与总线
需要注意的是，数据在控制器之前数据是串行传输的。但是当数据从内容到数据总线，数据总线到uart发送器之间数据是并行传输的，相应的数据接收器到数据总线数据的发送也是并行的。
波特率
对于异步通信需要解决的一个问题就是：当发送方连续发送了多个逻辑1，接收方如何确认其具体个数。同步通信很好解决即通过时钟同步，对于串口通信使用波特率即可解决该问题。
波特率（Baud Rate）是衡量串行通信传输速率的单位，表示每秒钟传输的比特数。它用于定义数据传输速度，即在单位时间内发送的二进制位数。波特率是串行通信中一个重要的参数，需要发送方和接收方事先约定相同的波特率，以确保数据的正确传输。
波特率通常以每秒传输的位数来表示，例如：9600、115200、38400等。每个波特率都代表每秒传输的比特数，例如：波特率115200表示每秒传输115200个位；则对应传输1bit的时间也可以计算出来，这样接收方统计接收某个电平的时长即可计算出具体有几个数据。波特率和数据传输速度之间的关系是线性的。例如，波特率为9600时，每秒传输的位数为9600 bps（bits per second），而一个典型的8位数据帧包含了一个起始位、8位数据位、一个可选的校验位和一个或多个停止位，因此总的数据传输速率将高于9600 bps，但9600 bps是通信速率的基准。
优缺点
优点
- 仅需要两根线即可进行全双工数据传输（电源线除外）
- 不需要时钟或任何其他定时信号
- 奇偶校验位确保将基本错误检查集成到数据包帧中
缺点
- 帧中数据的大小是有限的
- 与并行通信相比，数据传输速度较低
- 发送器和接收器必须同意传输规则并选择合适的波特率