21.1. UART 概述¶

21.1.1. 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。

21.1.1.1. 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：

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。
起始位：表明数据帧的开始，逻辑电平为 0。
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）。
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。
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：

21.1.2. 芯片的 UART 配置详情¶

21.1.2.1. UART 数量与功能¶

支持的 UART 数量：芯片内置 3 路 UART（UART0、UART1、UART2）。
硬件流控：仅 UART2 支持硬件流控功能。
FIFO 深度：每路 UART 配备 32 字节 FIFO 缓存，有助于高效的数据收发。
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。

21.1.2.2. 各 UART 通道的特点¶

21.1.2.2.1. 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。

21.1.2.2.2. 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。

21.1.2.2.3. 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。

21.1.3. 注意事项与优化建议¶

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。
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。
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。
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。