UART - 通用异步接收-发送器

UART是一个全双工的串行接口。它使两个设备仅通过三条线进行通信,并支持可变速度。

UART特性

如同名字所示,UART是一个异步接口。与SPI或I2C不同,不需要专门的时钟。两个设备只需要使用相同的传输速度。传输速度是可变的,决定了总线每秒可以发送多少比特(比特/秒)。

UART特性
UART特性

数据格式也是可以配置的。因此,另一种衡量传输速度的方法是波特率(bauds/s),其中一个波特是一个符号或字符。因此,如果一个波特由8位组成,意味着115200比特/秒的比特率等于14400波特/秒。

UART使用两根数据线,所以在大多数情况下,通信是全双工的(两个方向同时进行)。此外,两个UART设备都需要一条线来共享GROUND参考电压。总之,这意味着你只需要三根线。

接线

一个UART设备需要三个引脚进行通信。 荣格 用于阅读。 德克萨斯州 用于传输和 屏蔽 用于接地参考。

UART 接线
UART 接线

将两个设备的RX针脚插入另一个设备的TX针脚。连接两个GND引脚,你就完成了硬件设置。

理论上,你甚至可以把多个设备的RX针脚连接到一个设备的TX针脚上。这样,如果你知道你在做什么,你可以让一个设备向多个设备广播数据。但是,任何设备的RX脚一次只能连接到一个TX脚。

UART通信

你需要将两个设备设置为相同的波特率。如果相差超过3%,数据就会被破坏。常见的波特率是4800、9600、19200和115200等等。此外,两个设备需要同意相同的数据格式和奇偶校验位。奇偶校验位是检查传输数据错误的一种手段。

UART通信
UART通信

每当一个设备想要传输数据时,它就会从发送起始位开始。

数据线的空闲状态是高电平,所以发射器将其拉低一个时钟周期。然后,它以准确的波特率频率将电线拉低为0,拉高为1。在每个数据帧之后,如果需要进行错误检查,它会发送一个奇偶校验位。然后,它将导线设置为高电平,以示停止位。

优势、劣势和应用

优势

最突出的优势是UART的简单性。无论是软件还是硬件都非常容易设置。可变的速度意味着你可以保持非常低的功率消耗。当然,该接口也允许全双工通信。

除此之外,数据的传输距离可以达到1000米。

优势
UART的优势

劣势

该接口基本上只限于两个设备。另外,在传输过程中没有时钟来控制和改变传输速度。在大多数情况下,它比例如SPI或I2C慢。

劣势
UART的劣势

UART应用

UART非常能够发送较小数量的数据。它被许多GPS接收机、蓝牙模块、无线通信系统所使用。 或基于RFID的应用。

你也可以像我们在这个视频中展示的那样,使用接口将你的Raspberry Pi连接到你的Raspberry Pi Pico。

在无法选择SPI和I2C的长距离应用中,它也表现良好。

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