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一、UART是什么？

        通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），它将要传输的数据在串行通信与并行通信之间加以转换。URAT包括RS232、RS422、RS423、RS449、RS485等接口标准规范和总线标准规范，即UART是异步串行通信口的总称。以RS232为例，它是物理层的电气接口标准，规定了通信口的电气特性、传输速率、连接特性和接口的机械特性等内容，实际上是属于通信网络中的物理层（最底层），与通信协议没有直接的关系。

1.同步串口通信 vs 异步串口通信

        同步和异步是两种不同的通讯方式。同步：在传输数据时，发送方与接收方要定义一个相同的时钟，用于实现数据的接收与发送；异步：以一个字符为传输单位，通信过程中两个字符之间的时间间隔是多少是不固定的，但是在同一个字符中的两个相邻位之间的时间间隔是固定的。

2.串行通信

        利用一条传输线将数据一位位地顺序发送。

二、通信协议

1. 波特率：数据传送是用波特率表示的，即每秒钟传送的二进制位数，单位bps(bit per second)。常见比特率：9600bps 19200bps 38400bps 57600bps 115200bps。举例：9600bps = 1s发送或接收9600bit数据，那么1bit数据的时间宽度是1/9600s。
2. 起始位：先发出一个逻辑0的信号，表示传输数据的开始。
3. 数据位：衡量通信中实际数据位的参数，标准的数据位可以是5、7、8位，从最低位开始传输。
4. 奇偶校验位：UART发送时，检查发送数据中1的个数，自动在奇偶校验位上添上1或者0，用于发送数据的校验。可以分为无校验、奇校验（如果数据位中’1’的数目是偶数，则校验位为1，否则为0）、偶校验（如果数据为中’1’的数目是偶数，则校验位为0，如果为奇数，否则为1）、1校验（校验位始终为1）、0校验（校验位始终为0）。
5. 停止位：数据的结束标志，可以是1位、1.5位、2位的高电平。
6. 空闲位：处于逻辑1状态，表示当前线路上无数据传输。
7. 帧间隔：就是传送数据的帧与帧之间的间隔大小，以位或者时间为计量单位。

三、工作原理

        串口允许两个时钟频率不同的设备进行通讯，但要求波特率一致。传输数据之前，UART之间要约定数据的传输速率（即每位所占时间，其倒数成为波特率）、数据的帧格式（即配备相同的数据包结构：有多少个数据位、是否使用校验位、是奇校验还是偶校验、有几位停止位）。
        发送数据的过程：空闲状态，线路处于高电平；当收到发送指令之后，拉低线路的一个数据位的时间（如图1中起始位的时间），接着数据按照低位到高位依次发送，数据发送完毕之后，接着发送奇偶校验位和停止位（停止位高电平），一帧数据发送完成。
        数据接收过程：空闲状态，线路处于高电平；当检测到线路的下降沿时说明线路有数据传输，按照约定的波特率从低位到高位接收数据，数据接收完毕后，接着接收并比较奇偶校验位是否正确，如果正确则通知后续设备接收数据或存入缓冲。

四、特点

1. 线路简单，成本低，只使用两根电线，一根线发送数据，一根接收数据，传输距离远，但传输速度慢；
2. 不需要时钟信号，发送和接收1bit有固定的宽度，也就说只有等于这个时间宽度时才被认为是1bit；
3. 只要双方设置后，可以改变数据包的结构；
4. 双向通信，异步通信，可以实现全双工传输和接收；
           补充：单工：只能从一边到另一边的通信，一开始就定义好哪一边是发送端，哪一边是接收端，不可逆，通道是单向的；半双工：允许数据在两个方向上传输数据，但是在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输；全双工：允许数据同时在两个方向上传输。