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UART（/ ，通用异步收发器）作为一种串行通信设备，是一种双向、串行、异步的通信总线，用一根数据接收线（RX）、数据发送线（TX）和地线（GND）就能实现全双工通信。如下图所示：
使用 UART 进行通信时，传输单位为数据帧。一个完整的数据帧包括数据位，起始位、校验位和停止位，其中校验位可按需求选择添加或不添加，停止位个数可进行配置。UART 帧格式如下图所示。
注：UART在没有数据传输时处于空闲态，在空闲态TX、RX都处于高电平，当TX需要进行数据传输时先发一个起始位（低电平）， RX检测到起始位（低电平）时开始进行数据接收。UART可以通过设置检验位判断数据传输是否正确。UART通过停止位判断一个数据（1字节）是否传输完毕。只有接收到停止位后才能开始下一个数据的传输。
起始位：使用 UART 传输数据时，接收与发送方没有统一的时钟，如果发送方直接发送数据，接收方不知道什么时候有数据进行传输，则在进行数据的接收时有可能会造成数据错误，因此需要添加开始数据传输的标志位。TX 与RX 在没有数据传输的时候处于空闲状态，总线均为高电平。因此在空闲态时 RX线上出现一位低电平，说明开始进行数据传输， RX线在停止位之后或者空闲态时检测到一个低电平，则表示进行数据传输。
数据位：数据位就是需要进行传输的数据，数据位的位数是可以根据通信的需求进行编程设置，可以设置位5到8位，一般设置为8位，在进行数据传输之前，接收方与发送方需要对数据位数进行统一的定义，以免出现数据漏接或多接的情况。
校验位：在使用 UART 进行数据传输时可以在数据帧中添加校验位，用来判断数据传输是否正确， UART 采用奇校验或偶校验的方式，一般放置在停止位之前，如果校验错误，则说明数据传输过程中发送错误，接收到的数据为无效数据；如果奇偶校验校正确，则可以将数据进行接收并且进行进一步的传输。在接收、发送双方进行数据传输之前需要进行配置工作，选择是否在数据帧中添加校验位。
停止位：停止位处于一个数据帧的最末尾。在默认的情况下停止位是 1 位的高电平，也可以根据使用需求配置为 1.5 位或 2 位。如果没有在预期的位置接收到停止位，则会产生帧错误。
空闲：UART 总线上没有数据传输时，处于空闲状态。空闲状态下， UART 接收、发送的 RX、TX 端口的电平状态均为高电平。

文章插图
波特率：由于 UART 通信为异步通信，因此发送方与接收方之间不存在同步的时钟线，为了保证接收方、发送方能够正确的进行数据传输，就要求接收方与发送方定义相同的传输速率。UART 串口的通信速率使用波特率来表示，波特率越高，就表示传输的速率越快。
UART 一般通过对系统时钟进行计数分频的方式产生相对应的波特率时钟，接收器、发送器则根据此时钟进行数据的发送与接收。在接收数据时，为了避免信号毛刺带来的干扰，一般会在数据的中间位置进行采样。
接收器会在 RX 线上检测到下降沿时开始接收数据，若仅依靠检测到下降沿就认为该起始位有效，在线路上出现毛刺、无效起始位时，会接收到无效的数据，从而导致传输错误。在检测到下降沿后，在起始位的中间位置进行采样，确保该起始位为有效起始位，否则将抛弃该起始位，继续监测有效起始位。