1.UART硬件介绍

工作中一直在用串口，对串口协议已经挺熟悉的了，不过为了写博客，还是再简单介绍下UART的硬件原理。

1.1UART原理说明

        通用异步收发器简称UART，即"Universal Asynchronous Receiver Transmitter",它用来传输串行数据：发送数据时，CPU将并行数据写入UART，UART按照一定的格式在一根电线上串行发出；接收数据时，UART检测另一根电线上的信号，将串行数据放在缓冲区中，CPU即可读取UART获得这些数据，UART之间以全双工方式传输数据，最精简的连线方法只有3根线，TXD用于发送数据，RXD用于接收数据，GND为接地线，连线方式如下图所示：

        UART使用标准的TTL/CMOS逻辑电平(0-5V,0-3.3V,0-2.5V)来表示数据，高电平表示1，低电平表示0，为了增强数据的抗干扰能力，提高传输速度，通常将TTL/CMOS逻辑电平转换为RS-232逻辑电平，3-12V表示0，-3~-12V表示1.

        TXD、RXD数据线以位为最小单位传输数据，帧由具有完整意义、不可分割的若干位组成，它包含开始位、数据位、校验位和停止位，发送数据之前，UART之间要约定好数据的传输速率、数据的传输格式(即有多少个数据位、是否使用校验位、是奇校验还是偶校验、有多少个停止位).

        数据传输流程如下：

        (1)平时数据线处于高电平，表示空闲状态。

        (2)当要发送数据时，UART改变TXD数据线为低电平并维持1位的时间，用来表示开始信号，接收方检测到开始信号之后，再等待1.5位的时间(1.5位是因为首先开始信号有1位的时间，然后是在数据位的中间检测数据位，因此是0.5位的时间)，然后开始一位一位地检测数据线的状态得到所传输的数据。

        (3)UART一帧中可以有5,6,7或8位的数据，发送方一位一位地改变数据线的状态将他们发送出去，首先发送最低位。

        (4)如果使用校验功能，UART在发送挖数据位之后，还要发送一个校验位，有两种校验方法：奇校验，偶校验，----数据位连同校验位中，‘1’的数据等于奇数或者偶数。

        (5)最后，发送停止位，数据线恢复到“空闲状态”，停止位的长度可以是1位，1.5位或者2位。

下图为UART使用7个数据位、偶校验、2个停止位的格式传输字符‘A’时，TTL/CMOS逻辑电平、RS232逻辑电平对应的波形。

1.2S3C240 UART的特性

        S3C2440中有3个独立的UART通道，每个通道都可以工作于终端模式或DMA模式，即UART可以发出中断或者DMA请求以便在UART、CPU间传输数据，UART由波特率发生器、发送器，接收器和控制逻辑组成。

        使用系统时钟时，S3C2440的UART波特率可以达到115.2Kbit/s，如果使用UEXTCLK引脚提供的外部时钟，则可以达到跟高的波特率，S3C2440的UART的FIFO深度为64，发送数据时，CPU首先将数据写入发送FIFO中，然后UART会自动将FIFO中的数据复制到“发送移位器(Transmit Shift)”中，发送移位器将数据一位一位地发送到TXDn数据线上，接收数据时，接收移位器将Rxdn数据线上的数据一位一位接收进来，然后复制到接收FIFO中，CPU即可从中读取数据。

        S3C2440 UART结构如下图所示：