一、UART簡(jiǎn)介

UART（universal asynchronous receiver-transmitter）是一種采用異步串行通信方式的通用異步收發(fā)傳輸器。一般來說，UART總是和RS232成對(duì)出現(xiàn)，那RS232又是什么呢? RS232也就是我們計(jì)算機(jī)上的串口,它的全稱是EIA-RS-232C (簡(jiǎn)稱232，或者是RS232 )。其中EIA(Electronic Industry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)，RS是Recommended Standard的縮寫，代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232 是標(biāo)識(shí)符，C表示修改次數(shù)，它被廣泛用于計(jì)算機(jī)串行接口外設(shè)連接。

隨著時(shí)代的發(fā)展，這種借口已經(jīng)很少用了，取而代之的是“USB轉(zhuǎn)串口”，功能和原先一樣，但接口更高效了。

  串口的主要功能為：在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，在接收數(shù)據(jù)時(shí)將接收到的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)。這應(yīng)該是大多數(shù)人接觸電子后學(xué)習(xí)到的第一個(gè)通信協(xié)議吧。

二、通信格式

1.傳輸時(shí)序

  UART串口通信需要兩個(gè)信號(hào)線來實(shí)現(xiàn)，一根用于串口發(fā)送，另外一根負(fù)責(zé)串口接收。一開始高電平，然后拉低表示開始位，接著8個(gè)數(shù)據(jù)位，然后校驗(yàn)位，最后拉高表示停止位，并且進(jìn)入空閑狀態(tài)，等待下一次的數(shù)據(jù)傳輸。

很多時(shí)候我們的校驗(yàn)位是允許省略的，所以協(xié)議就變成了：開始+數(shù)據(jù)+停止。

2.傳輸速率：波特率

  串口通信的速率用波特率表示，它表示麥苗傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，單位是bps（位/秒）。常用的波特率有9600、19200、35400、57600以及115200等。

  FPGA開發(fā)串口時(shí)，設(shè)計(jì)波特率的方法：FPGA的時(shí)鐘頻率/波特率。例如我的FPGA開發(fā)板時(shí)鐘頻率為50Mhz，即50_000_000hz，我想使用的波特率為9600bps，因此我需要的計(jì)數(shù)為：50000000/9600≈5208。

三、串口回環(huán)設(shè)計(jì)

  現(xiàn)在用FPGA開發(fā)板做一個(gè)串口回環(huán)的實(shí)驗(yàn)，要求是PC端通過串口助手發(fā)送數(shù)據(jù)給FPGA，F(xiàn)PGA接收到數(shù)據(jù)后返回給PC端，并在串口助手處顯示數(shù)值。即串口助手發(fā)什么就能收回什么。實(shí)驗(yàn)框圖如下：

四， 傳輸協(xié)議

一、RS232通信協(xié)議是目前最常用的一種全雙工點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式的異步串行通信協(xié)議接口標(biāo)準(zhǔn)。RS232接口標(biāo)準(zhǔn)由于出現(xiàn)較早，所以其目前存在很多問題。

(1)、接口電平值較高，易損壞接口電路的芯片。

(2)、傳輸速率較低，大約為20Kbps；傳輸距離較短，大約為15米左右。

(3)、接口由三根線TX、RX、GND組成，沒有構(gòu)成差分線形式，容易產(chǎn)生共地共模干擾，抗干擾能力弱。

二、RS232物理層：

三、RS232協(xié)議層：主要包括起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位四部分組成，而且通信雙方必須以約定的通信協(xié)議和通信速率進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)位采用小端傳輸模式，即低位在前，高位在后。

四、UART和RS232異同：

(1)、邏輯電平不同：UART是TTL電平；RS232是RS232電平，不能直接相連，需要電平轉(zhuǎn)換芯片(MAX3232等)。

(2)、協(xié)議層完全相同：UART和RS232的協(xié)議層可以共享，沒有較大區(qū)別。