UART簡介

　　通用異步收發傳輸器通常稱作UART，是一種異步收發傳輸器，是電腦硬件的一部分。它將要傳輸的資料在串行通信與并行通信之間加以轉換。作為把并行輸入信號轉成串行輸出信號的芯片，UART通常被集成于其他通訊接口的連結上。

　　UART基本結構

　　⑴輸出緩沖寄存器，它接收CPU從數據總線上送來的并行數據，并加以保存。

　　⑵ 輸出移位寄存器，它接收從輸出緩沖器送來的并行數據，以發送時鐘的速率把數據逐位移出，即將并行數據轉換為串行數據輸出。

　　⑶ 輸入移位寄存器，它以接收時鐘的速率把出現在串行數據輸入線上的數據逐位移入，當數據裝滿后，并行送往輸入緩沖寄存器，即將串行數據轉換成并行數據。

　　⑷ 輸入緩沖寄存器，它從輸入移位寄存器中接收并行數據，然后由CPU取走。

　　⑸控制寄存器，它接收CPU送來的控制字，由控制字的內容，決定通信時的傳輸方式以及數據格式等。例如采用異步方式還是同步方式，數據字符的位數，有無奇偶校驗，是奇校驗還是偶校驗，停止位的位數等參數。

　　⑹狀態寄存器。狀態寄存器中存放著接口的各種狀態信息，例如輸出緩沖區是否空，輸入字符是否準備好等。在通信過程中，當符合某種狀態時，接口中的狀態檢測邏輯將狀態寄存器的相應位置“1”，以便讓CPU查詢。

　　UART的工作原理

　　在嵌入式設計中，UART用來與PC進行通信，包括與監控調試器和其它器件，如EEPROM通信。因為計算機內部采用并行數據，不能直接把數據發到Modem，必須經過UART整理才能進行異步傳輸，其過程為：CPU先把準備寫入串行設備的數據放到UART的寄存器（臨時內存塊）中，再通過FIFO（First Input First Output，先入先出隊列）傳送到串行設備，若是沒有FIFO，信息將變得雜亂無章，不可能傳送到Modem。

　　UART首先將接收到的并行數據轉換成串行數據來傳輸。消息幀從一個低位起始位開始，后面是5~8個數據位，一個可用的奇偶位和一個或幾個高位停止位。接收器發現開始位時它就知道數據準備發送，并嘗試與發送器時鐘頻率同步。如果選擇了奇偶，UART就在數據位后面加上奇偶位。奇偶位可用來幫助錯誤校驗。

　　在接收過程中，UART從消息幀中去掉起始位和結束位，對進來的字節進行奇偶校驗，并將數據字節從并行轉換成串行。UART也產生額外的信號來指示發送和接收的狀態。例如，如果產生一個奇偶錯誤，UART就置位奇偶標志。

　　uart的作用

　　它是用于控制計算機與串行設備的芯片。有一點要注意的是，它提供了RS-232C數據終端設備接口，這樣計算機就可以和調制解調器或其它使用RS-232C接口的串行設備通信了。

　　作為接口的一部分，UART還提供以下功能：

　　1.將由計算機內部傳送過來的并行數據轉換為輸出的串行數據流。

　　2.將計算機外部來的串行數據轉換為字節，供計算機內部使用并行數據的器件使用。

　　3.在輸出的串行數據流中加入奇偶校驗位，并對從外部接收的數據流進行奇偶校驗。

　　4.在輸出數據流中加入啟停標記，并從接收數據流中刪除啟停標記。

　　5.處理由鍵盤或鼠標發出的中斷信號（鍵盤和鼠標也是串行設備）。

　　6.可以處理計算機與外部串行設備的同步管理問題。

　　有一些比較高檔的UART還提供輸入輸出數據的緩沖區，現在比較新的UART是16550，它可以在計算機需要處理數據前在其緩沖區內存儲16字節數據，而通常的UART是8250。現在如果您購買一個內置的調制解調器，此調制解調器內部通常就會有16550 UART。

　　UART應用

　　通信領域

　　UART首先將接收到的并行數據轉換成串行數據來傳輸。消息幀從一個低位起始位開始，后面是5~8個數據位，一個可用的奇偶位和一個或幾個高位停止位。接收器發現開始位時它就知道數據準備發送，并嘗試與發送器時鐘頻率同步。如果選擇了奇偶，UART就在數據位后面加上奇偶位。奇偶位可用來幫助錯誤校驗。

　　在接收過程中，UART從消息幀中去掉起始位和結束位，對進來的字節進行奇偶校驗，并將數據字節從串行轉換成并行。UART也產生額外的信號來指示發送和接收的狀態。例如，如果產生一個奇偶錯誤，UART就置位奇偶標志。奇偶校驗位適用于檢驗傳輸是否正確的。

　　計算機

　　UART是計算機中串行通信端口的關鍵部分。在計算機中，UART相連于產生兼容RS232規范信號的電路。RS232標準定義邏輯“1”信號相對于地為-3到-15伏，而邏輯“0”相對于地為+3到+15伏。所以，當一個微控制器中的UART相連于PC時，它需要一個RS232驅動器來轉換電平。

　　Uart這里指的是TTL電平的串口；RS232指的是RS232電平的串口。TTL電平是5V的，而RS232是負邏輯電平，它定義+5~+12V為低電平，而-12~-5V為高電平。

　　Uart串口的RXD、TXD等一般直接與處理器芯片的引腳相連，而RS232串口的RXD、TXD等一般需要經過電平轉換（通常由Max232等芯片進行電平轉換）才能接到處理器芯片的引腳上，否則這么高的電壓很可能會把芯片燒壞。

　　我們平時所用的電腦的串口就是RS232的，當我們在做電路工作時，應該注意下外設的串口是Uart類型的還是RS232類型的，如果不匹配，應當找個轉換線（通常這根轉換線內有塊類似于Max232的芯片做電平轉換工作的），可不能盲目地將兩串口相連。

　　GPIO口和UART的區別

　　GPIO通用端口，UART串口，I2C，SPI 他們就是時序不同，CPU和外擴的芯片進行通信，領會它們的通信時序就OK，呵呵

　　General Purpose Input Output （通用輸入/輸出）簡稱為GPIO，或總線擴展器，利用工業標準I2C、SMBus?或SPI?接口簡化了I/O口的擴展。當微控制器或芯片組沒有足夠的I/O端口，或當系統需要采用遠端串行通信或控制時，GPIO產品能夠提供額外的控制和監視功能。

　　UART:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步接收/發送裝置

　　I2C（Inter－Integrated Circuit）總線是由PHILIPS公司開發的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備。是微電子通信控制領域廣泛采用的一種總線標準。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優點。

　　SPI：高速同步串行口。是一種標準的四線同步雙向串行總線。

　　SPI，是英語Serial Peripheral interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI接口主要應用在 EEPROM，FLASH，實時時鐘，AD轉換器，還有數字信號處理器和數字信號解碼器之間。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節約了芯片的管腳，同時為PCB的布局上節省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，現在越來越多的芯片集成了這種通信協議，比如AT91RM9200.