R&S®Essentials | 数字示波器和探头基础知识
UART 表示通用异步接收机/发射机，定义用于在两个设备之间交换串行数据的协议或一组规则。UART 非常简单，仅在发射机和接收机之间使用两根电线双向收发。连接两端均接地。UART 通信可以是 单工（仅单向发送数据）、半双工（双向但不可同时发送）或全双工（双向同时发送）。UART 中的数据以帧形式传输。此处简要说明和解释帧格式和内容。
UART 中的数据以帧形式传输
UART 是最早的串行协议之一。曾经无处不在的串行端口几乎始终以 UART 为基础，使用 RS-232 接口的设备和外部调制解调器等仪器是常见的 UART 用例。
近年来，UART 的普及率有所降低：SPI 和 I2C 等协议已取代芯片和组件间的 UART。目前，大多数现代计算机和外围设备都不再使用串行端口进行通信，而是使用以太网和 USB 等技术。但是，由于 UART 非常简单、成本低且易于实现，因此仍被用于低速和低吞吐量应用。
UART 的一大优点在于此协议为异步——发射机和接收机不共享共同时钟信号。尽管这极大地简化了协议，但也对发射机和接收机提出了特定要求。由于发射机和接收机不共享时钟，因此连接两端必须以预先安排的相同速度进行传输，以确保具有相同的位定时。目前最常用的 UART 波特率是 4800、9600、19.2K、57.6K 和 115.2K。除了具有相同的波特率之外，UART 连接的两端还必须使用相同的帧结构和参数。查看 UART 帧便于理解这一点。
UART 帧包含起始位、停止位、数据位和可选的奇偶校验位，下文将对此进行说明。
与大部分数字系统一样，“高”电压电平表示逻辑“1”，而“低”电压电平表示逻辑“0”。由于 UART 协议没有针对这些电平定义特定的电压或电压范围，因此有时候高电平也称为“标记”，低电平则称为“空格”。请注意，在不传输数据的空闲状态下，线路保持高电平。这样可以轻松检测出受损线路或发射机。
由于 UART 异步，发射机需要发出信号以通知数据位即将到来。这通过起始位来实现。起始位是从空闲高电平状态转变为低电平状态，其后紧跟用户数据位。
数据位传输完毕，停止位指示用户数据结束。停止位转变回高电平或空闲状态，或者在高电平状态下额外持续一个位时间。可以配置第二个（可选）停止位，这通常是为接收机提供时间以准备接收下一帧，但在实践中并不常见。
数据位是用户数据或“有用”位，紧接在起始位后面。用户数据位一般为 5 到 9 位，其中 7 或 8 位最为常见。传输数据位时，一般先发送最低有效位。
示例：
如果要以 7 位 ASCII 发送大写字母“S”，位序列为 1 0 1 0 0 1 1。首先倒转位顺序以按最低有效位顺序排列（1 1 0 0 1 0 1），然后再发送。最后一个数据位发送完毕后，使用停止位结束帧，线路返回空闲状态。
起始位和停止位
数据位
UART 帧还可以包含一个用于检测错误的可选奇偶校验位。此位插在数据位的末尾和停止位之间。奇偶校验位的值取决于所用的奇偶校验类型（偶数或奇数）：
示例：
大写“S”(1 0 1 0 0 1 1) 总共包含三个 0 和四个 1。如果使用偶数奇偶校验，则奇偶校验位为 0，因为 1 的总数已为偶数。如果使用奇数奇偶校验，则奇偶校验位必须为 1，以使帧中 1 的总数为奇数。
奇偶校验位只能检测单个翻转位。如果翻转了多个位，则无法使用单个奇偶校验位可靠地进行检测。
奇偶校验位示例
总结
您是否对 UART 或其他串行协议有疑问？我们的专家将为您提供帮助。
