串行通信的初步認識

　　通信按照基本類型可以分為并行通信和串行通信。并行通信時數據的各個位同時傳送，可以實現字節為單位通信，但是因為通信線多占用資源多，成本高。比如我們前邊用到的P0 = 0xfe;一次給P0的8個IO口分別賦值，同時進行信號輸出，類似于有8個車道同時可以過去8輛車一樣，這種形式就是并行的，我們習慣上還稱P0、P1、P2和P3為51單片機的4組并行總線。

　　而串行通信，就如同一條車道，一次只能一輛車過去，如果一個0xfe這樣一個字節的數據要傳輸過去的話，假如低位在前高位在后，那發送方式就是0-1-1-1-1-1-1-1-1，一位一位的發送出去的，要發送8次才能發送完一個字節。

　　UART是用于控制計算機與串行設備的芯片。有一點要注意的是，它提供了數據終端設備接口，這樣計算機就可以和調制解調器或其它使用RS-232C接口的串行設備通信了。作為接口的一部分，UART還提供以下功能：

　　將由計算機內部傳送過來的并行數據轉換為輸出的串行數據流；

　　將計算機外部來的串行數據轉換為字節，供計算機內部使用并行數據的器件使用；

　　在輸出的串行數據流中加入奇偶校驗位，并對從外部接收的數據流進行奇偶校驗；

　　在輸出數據流中加入啟停標記，并從接收數據流中刪除啟停標記；

　　處理由鍵盤或鼠標發出的中斷信號（鍵盤和鼠票也是串行設備）；

　　可以處理計算機與外部串行設備的同步管理問題

　　計算機與UART：

　　因為計算機內部采用并行數據，不能直接把數據發到Modem，必須經過UART整理才能進行異步傳輸，其過程 為：CPU先把準備寫入串行設備的數據放到UART的寄存器（臨時內存塊）中，再通過FIFO（First Input First Output，先入先出隊列）傳送到串行設備，若是沒有FIFO，信息將變得雜亂無章，不可能傳送到Modem。

　　它是用于控制計算機與串行 設備的芯片。有一點要注意的是，它提供了RS-232C數據終端設備接口，這樣計算機就可以和調制解調器或其它使用RS-232C接口的串行設備通信了。 作為接口的一部分，UART還提供以下功能：將由計算機內部傳送過來的并行數據轉換為輸出的串行數據流。將計算機外部來的串行數據轉換為字節，供計算機內 部并行數據的器件使用。在輸出的串行數據流中加入奇偶校驗位，并對從外部接收的數據流進行奇偶校驗。在輸出數據流中加入啟停標記，并從接收數據流中刪除啟 停標記。處理由鍵盤或鼠標發出的中斷信號（鍵盤和鼠標也是串行設備）。可以處理計算機與外部串行設備的同步管理問題。有一些比較高檔的UART還提供輸入 輸出數據的緩沖區，現在比較新的UART是16550，它可以在計算機需要處理數據前在其緩沖區內存儲16字節數據，而通常的UART是8250。現在如 果您購買一個內置的調制解調器，此調制解調器內部通常就會有16550 UART。

　　UART是計算機中串行通 信端口的關鍵部分。在計算機中，UART相連于產生兼容RS232規范信號的電路。RS232標準定義邏輯“1”信號相對于地為-3到-15伏，而邏輯 “0”相對于地為+3到+15伏。所以，當一個微控制器中的UART相連于PC時，它需要一個RS232驅動器來轉換電平。

　　Uart這里指的是TTL電平的串口；RS232指的是RS232電平的串口。

　　TTL電平是5V的，而RS232是負邏輯電平，它定義+5~+12V為低電平，而-12~-5V為高電平。

　　Uart串口的RXD、TXD等一般直接與處理器芯片的引腳相連，而RS232串口的RXD、TXD等一般需要經過電平轉換（通常由Max232等芯片進行電平轉換）才能接到處理器芯片的引腳上，否則這么高的電壓很可能會把芯片燒壞。

　　我們平時所用的電腦的串口就是RS232的，當我們在做電路工作時，應該注意下外設的串口是Uart類型的還是RS232類型的，如果不匹配，應當找個轉換線（通常這根轉換線內有塊類似于Max232的芯片做電平轉換工作的），可不能盲目地將兩串口相連。

　　UART如何通信：

　　UART首先將接收到的并行數據轉換成串行數據來傳輸。消息幀從一個低位起始位開始，后面是5~8個數據位，一個可用的奇偶位和一個或幾個高位停止位。接 收器發現開始位時它就知道數據準備發送，并嘗試與發送器時鐘頻率同步。如果選擇了奇偶，UART就在數據位后面加上奇偶位。奇偶位可用來幫助錯誤校驗。

　　在接收過程中，UART從消息幀中去掉起始位和結束位，對進來的字節進行奇偶校驗，并將數據字節從串行轉換成并行。UART也產生額外的信號來指示發送和接收的狀態。例如，如果產生一個奇偶錯誤，UART就置位奇偶標志。

　　UART通信速率：

　　數據傳輸可以首先從最低有效位（LSB）開始。然而，有些UART允許靈活選擇先發送最低有效位或最高有效位（MSB）。微控制器中的UART傳送數據的 速度范圍為每秒幾百位到1.5Mb。例如，嵌入在ElanSC520微控制器中的高速UART通信的速度可以高達1.152Mbps。UART波特率還受 發送和接收線對距離（線長度）的影響。

　　目前，市場上有只支持異步通信和同時支持異步與同步通信的兩種硬件可用于UART。前者就是UART名字本身的含義，在摩托羅拉微控制器中被稱為串行通信 接口（SCI）；Microchip微控制器中的通用同步異步收發器（USART）和在富士通微控制器中的UART是后者的兩個典型例子。

　　UART通信協議：

　　UART作為異步串口通信協議的一種，工作原理是將傳輸數據的每個字符一位接一位地傳輸。

　　其中各位的意義如下：

　　起始位：先發出一個邏輯”0”的信號，表示傳輸字符的開始。

　　資料位：緊接著起始位之后。資料位的個數可以是4、5、6、7、8等，構成一個字符。通常采用ASCII碼。從最低位開始傳送，靠時鐘定位。

　　奇偶校驗位：資料位加上這一位后，使得“1”的位數應為偶數（偶校驗）或奇數（奇校驗），以此來校驗資料傳送的正確性。

　　停止位：它是一個字符數據的結束標志。可以是1位、1.5位、2位的高電平。 由于數據是在傳輸線上定時的，并且每一個設備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設備間出現了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸的結束，并且提供 計算機校正時鐘同步的機會。適用于停止位的位數越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是數據傳輸率同時也越慢。

　　空閑位：處于邏輯“1”狀態，表示當前線路上沒有資料傳送。

　　波特率：是衡量資料傳送速率的指標。表示每秒鐘傳送的二進制位數。例如資料傳送速率為120字符/秒，而每一個字符為10位，則其傳送的波特率為10×120=1200位/秒=1200波特。