一、协议简介
UART是通用异步收发器 (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，行业内通常多称其为串口。UART是全双工通讯机制，即发送和接收是相对独立的两个线，发送和接收可以同时进行。
1、 波特率
信息在通信通道中传输的速率被称为波特率，通常来说就是每秒传输的比特数，用bit/s表示。波特率从低到高分别有：2400、4800、9600、115200等等，也可以自己设定，但是通常的串口工具通常只有这些选项。为了方便调试。很少使用自己私有规定的。
通常选用2400、4800、9600、115200的原因：波特率单位是bit/s，也就是二进制位/秒。因为一个字节是8个bit，而一个字节通常可以表达一个ASCII码，比如一个英文字母，所以：9600的波特率的信道，理论上每秒可以传输9600/8个英文字母的数据量，也就是1200个字节。
UART因为采用单数据线传输，没有参考时钟，因此收发端必须采用相同的波特率才能通讯解析数据，且两端时钟误差不能太大，否则会出现乱码。
2、 通讯数据格式
串口空闲时是高电平，当信号从高变低时，认为是起始位。
串口是首先传输低位，在传输高位，不同于I2C、SPI等信号传输是先传输高位
串口传输字节中的bit位的时间宽度=1/波特率
二、硬件设计
1、发送端和接收端电平域一致的情况
2、 发送端和接收端电平域不一致情况
1） 采用电阻分压的方式
如上图所示，左侧为3.3V系统，右侧为5V系统，当5V电平客户端向左侧发送数据时通过两个电阻分压，左侧接收端电压约为5V*2K/（1K+2K）≈3.3V，如此实现电平匹配。
左侧3.3V系统的TX通常和右侧5V系统RX直连，或在两者之间增加2K电阻，然后再5V系统侧增加1K上拉，这样尽量将5V侧RX电平满足采用电平需求。
2） 电平转换芯片方案，这一类产品比较多，这里不做累述
3） 三极管转换方案
上图电路使用两个NPN三极管，可将输入信号3.3V电平转换为5V输出电平，并且信号保持同步。电路描述：TX为低时，Q3不通、Q4导通，RX接地也为低；TX为高时，Q3导通，Q4不通，RX上拉为5V。如此二者高低同步，且电平实现转换。
此电路优势是成本低，驱动能力强，电路应用较为成熟广泛。缺点是通过三极管转换波形有延迟，所以速率不能太快（波特率不超过230400）。多路转换时物料较多，需要较大的布局空间。