UART的作用

　　1． 發送/接收邏輯

　　發送邏輯對從發送FIFO 讀取的數據執行“并→串”轉換。控制邏輯輸出起始位在先的串行位流，并且根據控制寄存器中已編程的配置，后面緊跟著數據位（注意：最低位 LSB 先輸出）、奇偶校驗位和停止位。

　　在檢測到一個有效的起始脈沖后，接收邏輯對接收到的位流執行“串→并”轉換。此外還會對溢出錯誤、奇偶校驗錯誤、幀錯誤和線中止（line-break）錯誤進行檢測，并將檢測到的狀態附加到被寫入接收FIFO 的數據中。

　　2．波特率的產生

　　波特率除數（baud-rate divisor）是一個22 位數，它由16 位整數和6 位小數組成。波特率發生器使用這兩個值組成的數字來決定位周期。通過帶有小數波特率的除法器，在足夠高的系統時鐘速率下，UART 可以產生所有標準的波特率，而誤差很小。

　　3． 數據收發

　　發送時，數據被寫入發送FIFO。如果UART 被使能，則會按照預先設置好的參數（波特率、數據位、停止位、校驗位等）開始發送數據，一直到發送FIFO 中沒有數據。一旦向發送FIFO 寫數據（如果FIFO 未空），UART 的忙標志位BUSY 就有效，并且在發送數據期間一直保持有效。BUSY 位僅在發送FIFO 為空，且已從移位寄存器發送最后一個字符，包括停止位時才變無效。即 UART 不再使能，它也可以指示忙狀態。BUSY 位的相關庫函數是UARTBusy（ ）

　　在UART 接收器空閑時，如果數據輸入變成“低電平”，即接收到了起始位，則接收計數器開始運行，并且數據在Baud16 的第8 個周期被采樣。如果Rx 在Baud16 的第8 周期仍然為低電平，則起始位有效，否則會被認為是錯誤的起始位并將其忽略。

　　如果起始位有效，則根據數據字符被編程的長度，在 Baud16 的每第 16 個周期對連續的數據位（即一個位周期之后）進行采樣。如果奇偶校驗模式使能，則還會檢測奇偶校驗位。

　　最后，如果Rx 為高電平，則有效的停止位被確認，否則發生幀錯誤。當接收到一個完整的字符時，將數據存放在接收FIFO 中。

　　4． 中斷控制

　　出現以下情況時，可使UART 產生中斷：

　　FIFO 溢出錯誤

　　線中止錯誤（line-break，即Rx 信號一直為0 的狀態，包括校驗位和停止位在內）

　　奇偶校驗錯誤

　　幀錯誤（停止位不為1）

　　接收超時（接收FIFO 已有數據但未滿，而后續數據長時間不來）

　　發送

　　接收

　　由于所有中斷事件在發送到中斷控制器之前會一起進行“或運算”操作，所以任意時刻 UART 只能向中斷產生一個中斷請求。通過查詢中斷狀態函數UARTIntStatus（ ），軟件可以在同一個中斷服務函數里處理多個中斷事件（多個并列的if 語句）。

　　5． FIFO 操作 FIFO 是“First-In First-Out”的縮寫，意為“先進先出”，是一種常見的隊列操作。 Stellaris 系列ARM 的UART 模塊包含有2 個16 字節的FIFO：一個用于發送，另一個用于接收。可以將兩個FIFO 分別配置為以不同深度觸發中斷。可供選擇的配置包括：1/8、 1/4、1/2、3/4 和7/8 深度。例如，如果接收FIFO 選擇1/4，則在UART 接收到4 個數據時產生接收中斷。

　　發送FIFO的基本工作過程： 只要有數據填充到發送FIFO 里，就會立即啟動發送過程。由于發送本身是個相對緩慢的過程，因此在發送的同時其它需要發送的數據還可以繼續填充到發送 FIFO 里。當發送 FIFO 被填滿時就不能再繼續填充了，否則會造成數據丟失，此時只能等待。這個等待并不會很久，以9600 的波特率為例，等待出現一個空位的時間在1ms 上下。發送 FIFO 會按照填入數據的先后順序把數據一個個發送出去，直到發送 FIFO 全空時為止。已發送完畢的數據會被自動清除，在發送FIFO 里同時會多出一個空位。

　　接收FIFO的基本工作過程： 當硬件邏輯接收到數據時，就會往接收FIFO 里填充接收到的數據。程序應當及時取走這些數據，數據被取走也是在接收FIFO 里被自動刪除的過程，因此在接收 FIFO 里同時會多出一個空位。如果在接收 FIFO 里的數據未被及時取走而造成接收FIFO 已滿，則以后再接收到數據時因無空位可以填充而造成數據丟失。

　　收發FIFO 主要是為了解決UART 收發中斷過于頻繁而導致CPU 效率不高的問題而引入的。在進行 UART 通信時，中斷方式比輪詢方式要簡便且效率高。但是，如果沒有收發 FIFO，則每收發一個數據都要中斷處理一次，效率仍然不夠高。如果有了收發FIFO，則可以在連續收發若干個數據（可多至14 個）后才產生一次中斷然后一并處理，這就大大提高了收發效率。

　　完全不必要擔心FIFO 機制可能帶來的數據丟失或得不到及時處理的問題，因為它已經幫你想到了收發過程中存在的任何問題，只要在初始化配置UART 后，就可以放心收發了， FIFO 和中斷例程會自動搞定一切。

　　6． 回環操作

　　UART 可以進入一個內部回環（Loopback）模式，用于診斷或調試。在回環模式下，從Tx 上發送的數據將被Rx 輸入端接收。

　　7． 串行紅外協議

　　在某些 Stellaris 系列 ARM 芯片里，UART 還包含一個 IrDA 串行紅外（SIR）編碼器/ 解碼器模塊。IrDA SIR 模塊的作用是在異步UART數據流和半雙工串行SIR 接口之間進行轉換。片上不會執行任何模擬處理操作。SIR 模塊的任務就是要給UART 提供一個數字編碼輸出和一個解碼輸入。UART 信號管腳可以和一個紅外收發器連接以實現IrDA SIR物理層連接。

　　如圖所示，為UART 的IrDA SIR 模塊基本應用電路。D1 為紅外發射管，Q2 為紅外接收管。