USART和UART

UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是通用异步接收/发送器，即串口通信。 USART在UART的基础上加上同步电路（Synchronous），是目前单片机最常用的串口电路设计，允许输出同步时钟实现通信（但不能接收，不能被同步驱动，即只可作主机）。但是最常用的串口模式还是采样异步通信的方法，即UART，只有特殊场合才会使用同步电路。

UART通信特点

  1. 异步全双工的通信方式：只需要TX、RX两根数据线进行通信，双方约定波特率进行发送和接收，无需时钟线。可以弃用其中一条线转换成半双工通信。

  2. 点对点的通信协议：没有SPI、I2C、CAN从机挂载机制，仅点对点。

  3. 通信格式简单：起始位+数据位+奇偶校验位（Optional）+停止位，数据位（8/9）、停止位位数（0.5/1/1.5/2）可选，最常见是8位数据位、无奇偶校验、1位停止位。

  4. 传输距离有限、通信速率较低：常用9600bps波特率，传输距离几十米，波特率越高，传输距离越短。

电平标准

适应长线串口传输，提出几种不同电平标准，甚至存在差分信号：

  • TTL电平：单片机最常用的电平，3.3V/5V代表逻辑1，0V代表逻辑0.

  • RS232：-3 —— -15V代表逻辑1，+3 —— +15代表逻辑0；

  • RS485：差分信号，电压差2——6V代表逻辑1，-2 —— -6代表逻辑0。

不同电平标准通信需要引入转换芯片。

差分信号不需要共地（需要高稳定性时需要），USB、CAN协议都采取了差分信号作为传输信号，通信速率、抗干扰能力、传输距离较强。

通信时序（TTL电平标准）

UART通信时序 典型通信时序如上：空闲时通信线处于高电平，起始位电平拉低，然后8位数据位（+1位校验位），然后停止位为高电平，等待下一个起始位拉低。

数据采用LSB，即低位在前先发送。双方必须按照约定波特率接收，否则无法正常解析数据。