# UART 概述

## 什么是 UART？

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器）是一种广泛应用于数据通信的异步串口通信协议。其工作原理是将传输数据的每个字符逐位传输，使其在硬件资源有限的情况下能够高效完成数据通信。在嵌入式开发与应用程序开发中，UART 是使用频率最高的通信方式之一。

### UART 的基本特点

UART 通信以简单的双线传输为基础，一根线用于发送数据，另一根线用于接收数据。这种通信方式仅需少量硬件资源，便可实现双向、异步的数据传输。

通信过程中，以下参数需要严格匹配以确保数据的正确收发：
1. **波特率（Baud Rate）**：通信速率，通常以 bps（每秒比特数）表示，如 4800、9600、115200 等。
2. **起始位**：表明数据帧的开始，逻辑电平为 `0`。
3. **数据位**：实际传输的有效数据，通常为 5、6、7、8 或 9 位，常用值为 8 位（一个 ASCII 字符即 8 位）。
4. **奇偶校验位**：用于校验数据的正确性，可以选择奇校验或偶校验，也可以不启用。
5. **停止位**：标志数据帧的结束，逻辑电平为 `1`，一般为 1 位或 2 位。

如下图所示，UART 数据传输帧包含起始位、数据位、校验位（可选）和停止位：


![](../../../../gximage/gximage40_uart_data_composition.png)

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## 芯片的 UART 配置详情

### UART 数量与功能
1. **支持的 UART 数量**：芯片内置 3 路 UART（UART0、UART1、UART2）。
2. **硬件流控**：仅 UART2 支持硬件流控功能。
3. **FIFO 深度**：每路 UART 配备 32 字节 FIFO 缓存，有助于高效的数据收发。
4. **小数分频支持**：分频值支持小数形式，分辨率为 6 位。例如，分频值为 1.5，可通过配置小数部分为 `0.5 × 64 = 32` 来实现。

### 各 UART 通道的特点

#### 1. UART0
- **默认工作电平**：3V。
- **流控支持**：不支持硬件流控。
- **电平兼容**：
  - 若需支持 5V 信号传输，应将 P2 和 P3 的 IO 配置为开漏输出（Open Drain），并外接 5V 上拉电阻。

#### 2. UART1
- **默认工作电平**：5V。
- **流控支持**：不支持硬件流控。
- **电平兼容**：
  - 若需支持 3V 信号传输，应将 P0 和 P1 的 IO 配置为开漏输出，并外接 3V 上拉电阻。

#### 3. UART2
- **默认工作电平**：3V。
- **流控支持**：支持硬件流控功能，是实现高可靠性通信的首选。

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## 注意事项与优化建议

1. **波特率设置**：高波特率可以提高数据传输效率，但需要注意硬件的接收能力是否能匹配。例如，在 115200 bps 下，每秒传输 115200 位数据，对处理器和线路的稳定性要求更高。
2. **硬件连接**：特别是在不同电压等级的设备间通信时，应确保电平兼容性，必要时通过 IO 配置和上拉电阻调整电平。
3. **流控使用**：如果通信中需要流量控制功能，应优先选择支持硬件流控的 UART2 通道，避免因信号拥堵导致的数据丢失或错误。
4. **FIFO 缓存优化**：充分利用 32 字节 FIFO，提高数据处理效率，减少中断频率。