看下面這個(gè)圖，大家已經(jīng)知道今天的主角是UART，我們通常說(shuō)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(jī)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(jiǎn)單，玩過(guò)單片機(jī)的小伙伴應(yīng)該都知道。

UART的英文全稱(chēng)是：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，意為通用異步收發(fā)傳輸器。

UART因?yàn)橛袃筛€數(shù)據(jù)線TX和RX，可以以全雙工的形式進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，同一時(shí)刻，兩條鏈路的發(fā)送器和接收器可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。

區(qū)別于全雙工的，還有另一種，是半雙工，因?yàn)橹挥幸桓鶖?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(shí)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(gè)鏈路。

說(shuō)完了UART的工作模式，下面進(jìn)入主題——UART幀格式，也可以稱(chēng)之為UART協(xié)議，單片機(jī)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：

起始位：發(fā)送1位邏輯0（低電平），開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。

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(jiàn)的就是8位（1個(gè)字節(jié)），其他的如7位的ASCII碼。

校驗(yàn)位：奇偶校驗(yàn)，將數(shù)據(jù)位加上校驗(yàn)位，1的位數(shù)為偶數(shù)（偶校驗(yàn)），1的位數(shù)4為奇數(shù)（奇校驗(yàn)）。

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）。

空閑位：空閑時(shí)數(shù)據(jù)線為高電平狀態(tài)，代表無(wú)數(shù)據(jù)傳輸。

如果我們傳輸數(shù)據(jù)0X33（00110011），那么對(duì)應(yīng)的波形就是如下這樣，因?yàn)槭荓SB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(gè)過(guò)程即可。

UART是異步傳輸，以1個(gè)字符為傳輸單位，傳輸2個(gè)字符之間的時(shí)間間隔，比如傳輸0X33后再傳輸0X35，這兩者時(shí)間間隔是未知的。

但是同一字符內(nèi)相鄰位間的時(shí)間間隔是確定的，比如0X33低兩位的1和1之間的時(shí)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(chēng)是bit per second，意為每秒鐘傳輸?shù)腷it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(shí)間就是1/9600=104us，波特率115200bps，代表傳輸1bit數(shù)據(jù)的時(shí)間是8us。

兩個(gè)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(gè)104us脈寬的低電平（起始位），然后是連續(xù)2個(gè)104us脈寬的高電平（2bit邏輯1），依次類(lèi)推。其次，UART2以9600波特率接收0X33，通過(guò)數(shù)這些數(shù)據(jù)的脈寬，來(lái)確認(rèn)數(shù)據(jù)。

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(gè)字節(jié)（8bit），也有效減小了累計(jì)誤差。