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[嵌入式]UART串口协议简介

一、USART与UART

USART(通用同步异步收发器):串行通信设备
UART(通用异步收发器):通用的数据通信协议(异步串行通信,全双工)
区别:USART是端口模块;UART是一种通信协议(串口协议)
串口协议是将数据一位接一位地传输(先传低位再高位)

二、UART协议报文格式

1.帧格式

在这里插入图片描述

2.报文数据位

空闲状态:当总线处于空闲状态时信号线的状态为高电平
起始位:要发送数据时将信号拉低一个时钟周期
数据位:起始位后的数据,低位先发送(5-9位)
停止位:持续两个以上时钟周期的高电平

3.校验

奇校验:数据位中“1”为偶数,校验位为1(保持为奇数)
偶校验:数据位中“1”为偶数,校验位为0(保持为偶数)
无校验:可以没有校验

三、总结

1.优点

(1)只需三线即可全双工通信:TX、RX、GND
(2)有校验位

2.缺点

数据传输速率较低

3.数据丢失现象

两个串口之间进行通信的时候常常会出现丢失数据的现象,比如两台计算机或者是一台计算机和一个单片机之间进行通讯,当接收端的数据缓冲区已经满了,这个时候如果还有数据发送过来,因为接收端没有时间进行处理,那这样的数据就有可能会丢失。在工业现场或者其他领域,经常会遇到这种问题,本质原因是速度不匹配、处理能力不匹配。比如单片机的主频只有20M或30M,ARM的处理能力可能是200M,PC机的处理能力是几个G,这种处理能力的不匹配造成了传输的时候数据容易丢失。

硬件流控就是来解决这个速度匹配的问题。它的基本含义非常简单,当接收端接收到的数据处理不过来时,就向发送端发送不再接收的信号,发送端接收到这个信号之后就会停止发送,直到收到可以继续发送的信号再继续发送。因此流控本身是可以控制数据传输的进度,进而防止数据丢失。

一般常用的流控方式有两种:硬件流控和软件流控。

1.硬件流控

如果使能了硬件流控,在三线串口通信模式增加两根控制线,一根叫 CTS(Clear To Send 为输入信号,一根叫 RTS(Require To Send 为输出信号)。一个是接收控制,一个是发送控制。

RTS(Require To Send,发送请求)为输出信号,用于指示本设备准备好可接收数据,低电平有效,低电平说明本设备可以接收数据。
CTS(Clear To Send,发送允许)为输入信号,用于判断是否可以向对方发送数据,低电平有效,低电平说明本设备可以向对方发送数据。

2.软件流控

由于电缆线的限制,我们在普通的控制通讯中一般不用硬件流控制,而用软件流控制。常用方法是:当接收端的输入缓冲区内数据量超过设定的高位时,就向数据发送端发出xoff字符,发送端收到 xoff字符后就立即停止发送数据;当接收端的输入缓冲区内数据量低于设定的低位时,就向数据发送端发出xon字符,发送端收到xon字符后就立即开始发送数据。

应该注意,若传输的是二进制数据,标志字符也有可能在数据流中出现而引起误操作,这是软件流控制的缺陷,而硬件流控制不会有这个问题。

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加:2021-10-30 12:41:30  更:2021-10-30 12:42:39 
 
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